采用TL-431及光耦合器反馈情况下的增益考虑(05-100)

　　图1 典型的TL431反馈电路

　　转换器以专用开关频率工作。设计人员知道,总开环增益在低于频率六分之一的一点上肯定会穿越0dB。大多数设计人员都会为组件和其他设计方案预设容限,大约在十分之一值时就会穿越0dB。在本例中,我们假定这种情况成立,那么开关频率就固定为100kHz。

　　由于我们已知所需交越频率上的控制至输出增益,因此我们只需让TL431周围的反馈回路及光耦合器的增益等于交越频率上相应的值即可。

　　设计人员现在可就反馈选择TL431周围的组件,因为所需频率已知,回路可以穿越0dB,且相位裕度大于45度。

　　如果TL431电路要求的增益大于20dB,那么我们可就R3、C1及C2选择正确的电阻和电容,并确定TL431的增益。因此,设计人员可忽略+1这一项,因为它与TL431的增益相比很小。

　　图2给出了转换器的控制至输出图,10kHz下所需过零处的增益为0.1或-20dB。在所需过零处,该图要求反馈回路增益为+20dB或10。

　　现在,设计人员就能确定所需的回路响应,并相应地选择R1、R2、R3、R4、R6、C1和C2的值。

　　为了简化本例中的设计工作,我们使R4与R6相等,并选择CTR为100的光耦合器(也就是说,相对于通过LED的每毫安电流,都有一毫安电流流出晶体管)。

　　所需增益系数在10kHz上应约为10,因此R3应等于10 R1。TL431的增益在0dB点后应“转降”,但设计人员还希望获得一些相位裕度。因此,我们在20kHz上设置电容C2与R3相等。设计人员希望低频上的增益较高,但交越处的相位应大于45度,因此我们在1kHz上设置C1等于R3。

　　图3显示了控制至输出的初始开环增益(实线)、补偿增益(点线)及总的系统增益(虚线)。在本例中,设计工作正常。总的回路在10kHz时穿越0dB,斜度为每10位下降20dB,这实现了所需的相位裕度。

　　我们很难保证上述理想条件总能在实际情况下实现。我们不妨举例来说明,这时的控制至输出增益为+20dB,即便我们遵循与上例中相同的规则,也忽略增益方程式中的+1项,结果仍然明显不同。

　　差异在于,TL431与光耦合器的增益根据配置决不会低于光耦合器自身的增益,这正是因为+1项的原因使然。TL431感应的信号也存在于给光耦合器提供电流的电压源上,因此形成了“隐性”回路。当TL431增益降至0dB以下时,就成为非常稳定的电压。但是,电压源(图1中的+Vout)上的任何信号都会通过光耦合器造成电流信号。

　　图2 转换器的控制至输出增益

　　图3 控制至输出、TL431与总系统回路增益显示为频率的函数