利用计算机设计单片开关电源讲座第七讲单片开关电源关键元器件的选择

1、利用计算机设计单片开关电源讲座第七讲单片开关电源关键元器件的选择        摘要：介绍单片（a）电路符号（b）基本接线图2TL431的电路符号与基本接线脚。TL431的等效电路见图1（c），主要包括4部分：1）误差放大器A，其同相输入端接从电阻分压器上得到的取样电压，反相输入端则接内部2.50V基准电压Uref，并且设计的UREF=Uref，UREF端常态下应为2.50V，因此亦称基准端；2）内部2.50V（准确值应为2.495V）基准电压源Uref；3）NPN型晶体管VT，它在电路中起到调节负载电流的作用；4

2、）保护二极管VD，可防止因KA间电源极性接反而损坏芯片。TL431的电路符号和基本接线如图2所示。它相当于一只可调式齐纳稳压管，输出电压由外部精密电阻R1和R2来设定，有公式Uo=UKA=（1R1R2）（1）开关电源中，作为外部误差放大器，构成光耦反馈式电路。其工作原理是当输出电压Uo发生波动时，经电阻分压后得到的取样电压就与TL431中的2.5V带隙基准电压进行比较，在阴极上形成误差电压，使LED的工作电流IF产生相应变化，再通过光耦去改变控制端电流IC的大小，调节TOPSwitch的输出占空比，使Uo不变，达到稳压目的。2线性光耦合器光耦合器（OpticalCoupler）简称光耦。它是以

3、光为媒介来传输电信号的器件。通常是把发光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光敏半导体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电光电”转换。普通光耦合器只能传输数字（开关）信号，不适合传输模拟信号。线性光耦合器是一种新型光电隔离器件，它能够传输连续变化的模拟电压或模拟电流信号，使其应用领域大为拓宽。 线性光耦与普通光耦的重要区别反映在电流传输比（CTR）上。CTR是光耦的重要参数，通常用直流电流传输比来表示。当输出电压保持恒定时，它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比。有公式CTR=×100（2）采

4、用一只光敏三极管的光耦合器，CTR的范围大多为20300（例如4N35），而PC817则为80160。达林顿型光耦（如4N30）可达1005000。这表明欲获得同样的输出电流，后者只需较小的输入电流。因此CTR参数与晶体管的hFE有某种相似之处。线性光耦与普通光耦典型的CTRIF特性曲线，分别如图3中的虚线和实线所示。由图可见，普通光耦的CTRIF特性曲线呈非线性，在IF较小时的非线性失真尤为严重，因此它不适合传输模拟信号。线性光耦的CTRIF特性曲线具有良好的线性度，特别是在传输小信号时，其交流电流传输比（CTR=ICIF）很接近于直流电流传输比CTR值，因此它适合传输模拟电压或电流信号，能

5、使输出与输入之间呈线性关系。这是其重要特性。线性光耦的典型产品及主要参数见表1，这些光耦均以光敏三极管作为接收管。在设计光耦反馈式图3两种光耦的CTRIF特性曲线()技术讲座(d)(a)(b)(c)开关电源常用的四种EMI滤波器表1线性光的产品型号及主要参数产品型号CTR/U（BR）CEO/V国外生产厂家封装形式PC816A8016070SharpDIP4（基极未引出）PC817A8016035SharpSFH610A26312570SiemensNEC2501H8016040NECCNY1726312570Motorola,Siemens,ToshibaDIP6（基极引出）CNY173100

6、20070Motorola,Siemens,ToshibaSFH60016312570Siemens,IsocomSFH600210020070Siemens,IsocomCNY75GA6312590TemicDIP6（基极未引出）CNY75GB10020090TemicMOC8101508030Motorola,IsocomMOC81027311730Motorola,Isocom1）光耦的电流传输比（CTR）的允许范围是50200。这是因为当CTR<50时，光耦中的LED需要较大的工作电流（IF>5.0mA），才能正常控制单片图5加EMI滤波器前、后干扰波形的比较（a）插入前（

7、b）插入后图6测量插入损耗的电路评价电磁干扰滤波器性能优劣的主要指标。设电磁干扰滤波器插入前后传输到负载上的噪声电压分别为U1、U2，有公式AdB=20lg（3）插入损耗用分贝（dB）表示，分贝值愈大，说明抑制噪声干扰的能力愈强。测量插入损耗的电路如图6所示。e是噪声信号发生器，Zi是信号源的内部阻抗，ZL是负载阻抗，一般取50。噪声频率范围可选10kHz30MHz。首先要在不同频率下分别测出插入EMI滤波器前后，负载两端的噪声压降U1、U2，再代入式（3）中计算出每个频率点的AdB值，最后绘出插入损耗曲线。需要指出，上述测试方法比较繁琐，每次都要拆装EMI滤波器。为此可用电子开关对两种测试电路进行快速切换。参考文献1沙占友特种集成电源最新应用技术M人民邮电出版社，20002沙占友EMI滤波器的设计原理J电子技术应用，2001(5)开关电源电磁干