TL431隔離式開關電源的補償

TL431反饋網絡中元件值的影響并不明顯，但是如果您了解傳遞函數背后的基本公式，則可以快速補償隔離式電源。

如果您設計了隔離式開關電源，那么您可能已經意識到，補償隔離式電源要比補償非隔離式電源更為復雜。包含TL431和完耦合器的隔離式電源特別復雜，因為該電源的電路中有兩個反饋環路。

完管許多論文都涵蓋了該主題，但沒有多少資源可以簡要說明如何選擇電阻器和電容器值以形成補償和總環路響應。一種簡單的解決方案是借助齊納鉗位電路去除內部環路。但是，這不必要地增加了部件數量。只需基本了解一下方程，就可以在TL431附近選擇補償值，就像補償降壓電路一樣簡單。

內部反饋環路由上拉電阻（R1）形成。該環路通常稱為快速環路，因為輸出中的任何擾動都會馬上影響該路徑中的完耦合器電流。外部環路是通過電阻分壓器和TL431補償實現的返回路徑。這是一個較慢的環路，因為環路中的補償組件會影響輸出電壓響應。

隔離電源的補償

首先，讓我們考慮一個簡單的集成電路的外觀。為此，我們只需在電路中將R4設置為零歐姆即可。所得的傳遞函數和增益圖（從“輸出電壓”到“反饋”）如圖2所示。有趣的是，我們有一個DC極和一個由R3和C1形成的零。由于內部回路的存在，零點有點違反直覺。在高于該零點的頻率處，增益僅等于兩個電阻器（R6和R1）的比值乘以完耦合器的電流傳輸比（CTR）。在高于10 kHz的頻率下，完耦合器的帶寬會形成一個限制增益的極點。

隔離電源的補償

請注意，不可能通過改變TL431附近的元件值來將增益帶出電路。對于輸出電壓低的電源（功率級增益通常很高），此限制可能成為問題。我們可以更改R6和R1的比率以降低增益，但是這些電阻通常取決于完耦合器所需的電流量。如果設備中的增益太大，則簡單的方法是通過增加一個和R6并聯的電容器和電阻器來降低增益。這形成了零極點對，其頻率必須設置為比整個環路的交叉頻率低得多。

現在，當我們設置R4時會發生什么？所得的增益和傳遞函數如圖3所示。增益圖的整體形狀不變，但是R4的值會影響零點的位置。其它，當頻率高于零頻率時，R4也會影響增益。增益以（R3 + R4）/ R3之比增加。這為我們提供了一種在環路中增加中頻帶增益的方法（如果需要）。

隔離電源的補償

作為一個實際示例，考慮一個具有220uF輸出電容器的電流模式12V / 12W反激電路，該器件在大負載下具有增益和相位特性（圖4）。該圖對應于從反饋節點到功率輸出的傳遞函數。在該系統中，我們使用的完耦合器的CTR約為1，而R1和R6均為1kΩ。因此，使用公式CTR *（R6 / R1）計算的有效增益為0dB，在此示例中，這些參數對補償增益沒有影響。

隔離電源的補償

我們期望增加中頻帶增益，以便我們可以通過頻率接近5kHz的環路。這可以拓寬我們的帶寬，還可以確保交叉頻率遠低于極點（由完耦合器產生）的頻率。我們在反饋分壓器中使用10Ω電阻作為R3。使用（R4 + R3）/ R3的比率可以將增益提高約16dB，這意味著我們應該將R4的值設置為約50Ω。后，當頻率為60Hz時，我們必須選擇C1來設置零點，以去除功率級的極點。使用圖3中的公式，C1應該約為0.047uF。產生的補償環路如圖5所示。我們正在穿越一個頻率為4kHz，相位裕度接近80度的環路。當頻率高于20kHz時，您可以看到完耦合器的極點正在發揮奇異的作用，該作用開始影響增益和相位。

隔離電源的補償

綜上所述，TL431反饋網絡中元件值的影響并不明顯。但是，如果您了解傳遞函數背后的基本公式，則可以快速補償隔離式電源。通過一些實踐，它可以變得像補償簡單的降壓電路一樣簡單。

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