光耦驅動單向可控矽 光耦繼電器在電源方面中的應用

2021-10-13 19:42:17 字數 1350 閱讀 5514

光耦繼電器在電路中的主要作用就是實現光電轉換、實現隔離,避免輸入、輸出之間發生互相干擾的情況。在不同的開關電源設計過程中,光耦的作用也是有所不同,與tl431結合使用,是開關電源業界減少控制成本最好的方法。

一、光耦的基本引數

圖1中的光耦內部結構由基本的三部分組成:發光二極體、透光絕緣層、光電三極體。通過發光二極體發光,穿透絕緣層到光電轉換三極體,實現電流的傳輸、隔離特性。

從圖1可以看出,光耦的主要引數有:

3、led的驅動電流if:採用高效率的led和高增益的接收放大器,可以降低驅動電流的if,同時較小的if電流可以降低系統的功耗,並且降低led的衰減,提供系統長期的可靠性。

4、共模抑制比vcm:指在每微秒光耦能容許的最大共模電壓上公升、下降率。這個引數主要在工業電機應用中至關重要。例如電機的啟動或者制動過程中都會帶來極大的共模雜訊。

二、光耦在開關電源中的應用

光耦的特點:具有訊號單向傳輸性,從而實現輸入端與輸出端的電氣隔離,即:輸出訊號對輸入端無影響,具有抗干擾能力強、工作特性穩定、高可靠性、傳輸效率高等優點,通常被應用於開關電源控制迴路中。

光耦繼電器在開關電源中的典型應用原理:從輸出端取樣,獲取誤差訊號,然後把訊號通過轉換、隔離傳輸到輸入端ic的pwm控制器,通過調節pwm占空比的大小,實現高精度穩壓輸出。

光耦與tl431的組合使用,構成最簡單的開關電源控制迴路(反饋迴路),實現穩壓輸出,如圖2所示,vs為輸出電壓vo分壓後的提供給tl431誤差放大器反相端的取樣型號,該取樣訊號vs通過光耦二極體、tl431、電阻r1轉換為電流訊號if,然後傳輸到光耦輸出端,形成誤差訊號vea,與pwm控制器的三角波vt進行比較,得到矩形脈衝(具有一定占空比的pwm訊號vb),然後調節功率及器件的導通、截止時間,達到穩定輸出的目的。

在設計開關電源控制迴路時,要充分考慮反饋環路的穩定性,使其具有負反饋特性:為了使產品能工作在最惡劣的情況時,仍保持穩定,理論至少需要45°的相位餘量。

光耦繼電器在開關電源中的應用主要是提供初級輸入與次級輸出間的電氣隔離、與tl431組合的反饋控制環路,所以在電路設計時,必須遵循下列原則:

1、根據產品輸入、輸出間的隔離耐壓,選擇符合國內、國際相關隔離擊穿電壓標準的光耦;

2、電流傳輸比(ctr)的理想範圍是50%~200%。這是因為當ctr過小時,光耦中的led需要較大的工作電流,這會增大光耦的功耗,當ctr過大時,在電路啟動或者負載突變時,有可能影響正常輸出。

3、優先選擇線性光耦,因為ctr值在一定的範圍內,具有較好的線性調整。

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