采用TL-431及光耦合器反饋情況下的增益考慮(05-100)

　　圖1 典型的TL431反饋電路

　　轉(zhuǎn)換器以專用開(kāi)關(guān)頻率工作。設(shè)計(jì)人員知道,總開(kāi)環(huán)增益在低于頻率六分之一的一點(diǎn)上肯定會(huì)穿越0dB。大多數(shù)設(shè)計(jì)人員都會(huì)為組件和其他設(shè)計(jì)方案預(yù)設(shè)容限,大約在十分之一值時(shí)就會(huì)穿越0dB。在本例中,我們假定這種情況成立,那么開(kāi)關(guān)頻率就固定為100kHz。

　　由于我們已知所需交越頻率上的控制至輸出增益,因此我們只需讓TL431周圍的反饋回路及光耦合器的增益等于交越頻率上相應(yīng)的值即可。

　　設(shè)計(jì)人員現(xiàn)在可就反饋選擇TL431周圍的組件,因?yàn)樗桀l率已知,回路可以穿越0dB,且相位裕度大于45度。

　　如果TL431電路要求的增益大于20dB,那么我們可就R3、C1及C2選擇正確的電阻和電容,并確定TL431的增益。因此,設(shè)計(jì)人員可忽略+1這一項(xiàng),因?yàn)樗cTL431的增益相比很小。

　　圖2給出了轉(zhuǎn)換器的控制至輸出圖,10kHz下所需過(guò)零處的增益為0.1或-20dB。在所需過(guò)零處,該圖要求反饋回路增益為+20dB或10。

　　現(xiàn)在,設(shè)計(jì)人員就能確定所需的回路響應(yīng),并相應(yīng)地選擇R1、R2、R3、R4、R6、C1和C2的值。

　　為了簡(jiǎn)化本例中的設(shè)計(jì)工作,我們使R4與R6相等,并選擇CTR為100的光耦合器(也就是說(shuō),相對(duì)于通過(guò)LED的每毫安電流,都有一毫安電流流出晶體管)。

　　所需增益系數(shù)在10kHz上應(yīng)約為10,因此R3應(yīng)等于10 R1。TL431的增益在0dB點(diǎn)后應(yīng)“轉(zhuǎn)降”,但設(shè)計(jì)人員還希望獲得一些相位裕度。因此,我們?cè)?0kHz上設(shè)置電容C2與R3相等。設(shè)計(jì)人員希望低頻上的增益較高,但交越處的相位應(yīng)大于45度,因此我們?cè)?kHz上設(shè)置C1等于R3。

　　圖3顯示了控制至輸出的初始開(kāi)環(huán)增益(實(shí)線)、補(bǔ)償增益(點(diǎn)線)及總的系統(tǒng)增益(虛線)。在本例中,設(shè)計(jì)工作正常?？偟幕芈吩?0kHz時(shí)穿越0dB,斜度為每10位下降20dB,這實(shí)現(xiàn)了所需的相位裕度。

　　我們很難保證上述理想條件總能在實(shí)際情況下實(shí)現(xiàn)。我們不妨舉例來(lái)說(shuō)明,這時(shí)的控制至輸出增益為+20dB,即便我們遵循與上例中相同的規(guī)則,也忽略增益方程式中的+1項(xiàng),結(jié)果仍然明顯不同。

　　差異在于,TL431與光耦合器的增益根據(jù)配置決不會(huì)低于光耦合器自身的增益,這正是因?yàn)?1項(xiàng)的原因使然。TL431感應(yīng)的信號(hào)也存在于給光耦合器提供電流的電壓源上,因此形成了“隱性”回路。當(dāng)TL431增益降至0dB以下時(shí),就成為非常穩(wěn)定的電壓。但是,電壓源(圖1中的+Vout)上的任何信號(hào)都會(huì)通過(guò)光耦合器造成電流信號(hào)。

　　圖2 轉(zhuǎn)換器的控制至輸出增益

　　圖3 控制至輸出、TL431與總系統(tǒng)回路增益顯示為頻率的函數(shù)