TL431 与PC817 的配合应用

时间:2018-08-30

  可调式精密并联稳压器TL431

  TL431是由美国德州仪器(TI)和摩托罗拉公司生产的2.5~36V可调式精密并联稳压器。其性能优良,价格低廉,该器件的典型动态阻抗为0.2Ω,可广泛用于单片精密开关电源或精密线性稳压电源中,在很多应用中可以用它代替齐纳二极管。此外,TL431还能构成电压比较器、电源电压监视器、延时电路、精密恒流源等。

  TL431大多采用DIP-8或TO-92封装形式,引脚排列分别如图1所示。3  个引脚分别为:阴极(CATHODE)、阳极(ANODE)和参考端(REF)。图中,A为阳极,使用时需接地;K为阴极,需经限流电阻接正电源;UREF是输出电压UO的设定端,外接电阻分压器;NC为空脚。

  由TL431的等效电路图可以看到,Uref是一个内部的2.5V 基准源,接在运放的反相输入端。由运放的特性可知,只有当REF  端(同相端)的电压非常接近Uref(2.5V)时,三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过,而且随着REF 端电压的微小变化,通过三极管VT的电流将从1  到100mA 变化。当然,该图绝不是TL431 的实际内部结构,所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431  的电路时,这个模块图对开启思路,理解电路都是很有帮助的。

  前面提到TL431 的内部含有一个2.5V 的基准电压,所以当在REF 端引入输出反馈时,器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流,控制输出电压。如图2  所示的电路,当R1 和R2 的阻值确定时,两者对Vo 的分压引入反馈,若Vo 增大,反馈量增大,TL431 的分流也就增加,从而又导致Vo  下降。显见,这个深度的负反馈电路必然在Uref等于基准电压处稳定,此时

  Vo=(1+R1/R2)Vref。

  选择不同的R1 和R2 的值可以得到从2.5V 到36V 范围内的任意电压输出,特别地,当R1=R2  时,Vo=5V。需要注意的是,在选择电阻时必须保证TL431 工作的必要条件,就是通过阴极的电流要大于1 mA 。

  通用光电耦合器PC817

  特点:

  1. 电流传输比 CTR:IF=5mA,VCE=5V时值为 50%

  2. 输入和输出之间的隔绝电压高Viso(rms):5.0 KV

  普通光电耦合器只能传输数字信号(开关信号),不适合传输模拟信号。线性光电耦合器是一种新型的光电隔离器件,能够传输连续变化的模拟电压或电流信号,这样随着输入信号的强弱变化会产生相应的光信号,从而使光敏晶体管的导通程度也不同,输出的电压或电流也随之不同。

  PC817光电耦合器不但可以起到反馈作用还可以起到隔离作用。其内部框图如图所示。

  TL431 和PC817配合使用

  开关电源的稳压反馈通常都使用TL431  和PC817,如输出电压要求不高,也可以使用稳压二极管和PC817,下面我来通过以下典型应用电路来说明TL431,PC817 的配合问题。

  R13 的取值,R13 的值不是任意取的,要考虑两个因素:

  1)TL431 参考输入端的电流,一般此电流为2uA 左右,为了避免此端电流影响分压比和避免噪音的影响,一般取流过电阻R13 的电流为参考段电流的100  倍以上,所以此电阻要小于2.5V/200uA=12.5K.

  2)待机功耗的要求,如有此要求,在满足《12.5K的情况下尽量取大值。

  TL431 的死区电流为1mA,也就是R6 的电流接近于零时,也要保证431 有1mA,所以R3=1.2V/1mA=1.2K  即可。除此以外也是功耗方面的考虑,R17 是为了保证死区电流的大小,R17可要也可不要,当输出电压小于7.5v 时应该考虑必须使用,原因是这里的R17  既然是提供TL431死区电流的,那么在发光二极管导通电压不足时才有用,如果发光二极管能够导通,就可以提供TL431 足够的死区电流,如果Vo  很低的时候,计算方法就改为R17=(Vo-Vk)/1mA(这里Vk=Vr-0.7=1.8v); 当Vo=3.3V 时R17  从死区电流的角度看临界值R17=(3.3-1.8)/1mA=1.5k,从TL431  限流保护的角度看临界值为R17=(3.3-1.8)/100mA=15Ω。 当Vo 较高的时候,也就是Vo 大于Vk+Vd 的时候,也就是差不多7.5v  以上时,TL431 所需的死区电流可以通过发光二极管的导通提供,所以这是可以不用R17。


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