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

　　轉換器以專用開關頻率工作。設計人員知道,總開環增益在低于頻率六分之一的一點上肯定會穿越0dB。大多數設計人員都會為組件和其他設計方案預設容限,大約在十分之一值時就會穿越0dB。在本例中,我們假定這種情況成立,那么開關頻率就固定為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的值即可。

　　設計人員現在可就反饋選擇TL431周圍的組件,因為所需頻率已知,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,設計人員可忽略+1這一項,因為它與TL431的增益相比很小。

　　圖2給出了轉換器的控制至輸出圖,10kHz下所需過零處的增益為0.1或-20dB。在所需過零處,該圖要求反饋回路增益為+20dB或10。

　　現在,設計人員就能確定所需的回路響應,并相應地選擇R1、R2、R3、R4、R6、C1和C2的值。

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

　　所需增益系數在10kHz上應約為10,因此R3應等于10 R1。TL431的增益在0dB點后應“轉降”,但設計人員還希望獲得一些相位裕度。因此,我們在20kHz上設置電容C2與R3相等。設計人員希望低頻上的增益較高,但交越處的相位應大于45度,因此我們在1kHz上設置C1等于R3。

　　圖3顯示了控制至輸出的初始開環增益(實線)、補償增益(點線)及總的系統增益(虛線)。在本例中,設計工作正常。總的回路在10kHz時穿越0dB,斜度為每10位下降20dB,這實現了所需的相位裕度。

　　我們很難保證上述理想條件總能在實際情況下實現。我們不妨舉例來說明,這時的控制至輸出增益為+20dB,即便我們遵循與上例中相同的規則,也忽略增益方程式中的+1項,結果仍然明顯不同。

　　差異在于,TL431與光耦合器的增益根據配置決不會低于光耦合器自身的增益,這正是因為+1項的原因使然。TL431感應的信號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TL431增益降至0dB以下時,就成為非常穩定的電壓。但是,電壓源(圖1中的+Vout)上的任何信號都會通過光耦合器造成電流信號。

　　圖2 轉換器的控制至輸出增益

　　圖3 控制至輸出、TL431與總系統回路增益顯示為頻率的函數