基于单片机的PWM脉宽调制开关电源 联系客服

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3.2.2 线性光耦合器PC817

首先,对线性光耦合器PC817的简单介绍。

光电耦合器是以光为媒介来传播电信号的器件。通常是把发光器(发光二极管LED)和受光器(光敏晶体管)封装在同一管壳内如图16。当输入端加电信号时,发光器发出光线,照射在受光器上,受光器接受光线后导通,产生光电流从输出端输出,从而实现了“电-光-电”的转换。

图16 PC817内部框图

资料来源:张占松,蔡宣三.开关电源的原理与设计[H].北京:电子工业出版社.1998.

其次,说明PC817的特点

(1)电流传输比CTR:If=5mA,Vce=5V时最小值为50% (2)输入和输出之间的隔绝电压高Viso(rms):5.0KV 最后,介绍一下PC817的应用 (1)计算机终端 (2)测量系统,测量设备 (3)寄存器,复印机,自动提款机 (4)家用电器,例如:风扇等 (5)不同电路和阻抗之间信号的传输

普通光电耦合器只能传输数字信号(开关信号),不适合传输模拟信号。线性光电耦合器是一种新型的光电隔离器件,能够传输连续变化的模拟电压或电流信号,这样随着输入信号的强弱变化会产生相应的光信号,从而使光敏晶体管的导通程度也不同,输

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出的电压或电流也随之不同。集电极电压Vce与发光二极管正向电流If关系如图17所示。PC817光电耦合器不但可以起到反馈作用还可以起到隔离作用。

图17 PC817集电极电压Vce与发光二极管正向电流If关系

资料来源:张占松,蔡宣三.开关电源的原理与设计[H].北京:电子工业出版社.1998.

3.2.3 可调式精密并联稳压器TL431

图18 TL431内部结构图

资料来源:何立民.单片机高级教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001.

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该论文中设计的基准电压和反馈电路采用常用的三端稳压器TL431来完成,其特性功能如图18所示。在反馈电路的应用中运用采样电压通过TL431限压,再通过光电耦合器PC817把电压反馈到UC3843。由于TL431具有体积小、基准电压精密可调,输出电流大等优点,所以用TL431可以制作多种稳压器。其性能是输出电压连续可调达36V,工作电流范围宽达0.1~100mA,动态电阻典型值为0.22Ω,输出杂波低。其最大输入电压为37V,最大工作电流为150mA,内基准电压为2.5V,输出电压范围为2.5~30V。

TL431是由美国德州仪器(TI)和摩托罗拉公司生产的2.5~36V可调式精密并联稳压器。其性能优良,价格低廉,可广泛用于单片精密开关电源或精密线性稳压电源中。此外,TL431还能构成电压比较器、电源电压监视器、延时电路、精密恒流源等。TL431大多采用DIP-8或TO-92封装形式,引脚排列分别如图19所示。图中,A为阳极,使用时需接地;K为阴极,需经限流电阻后接正电源;UR是输出电压Uo的设定端,外接电阻分压器;NC为空脚。

图19 TL431的引脚图和等效电路图

资料来源:何立民.单片机高级教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001.

TL431的等效电路如图19所示,主要包括:

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,反相端则接内部2.5V基准电压UREF,并且设计的UREF=Uref,UREF通常状态下为2.5V,因此也称为基准端;内部2.5V基准电压源UREF;NPN型晶体管VT,它在电路中起到调节负载电流的作用;保护二极管VD,可防止因K-A间电源极性接反而损坏芯片[7]。TL431的电路图形符号和基本接线如图20所示。

R3是IKA的限流电阻。其稳压原理为:当Uo上升时,取样电压UREF也随之升高,

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使UREF>Uref,比较器输出高电平,使VT导通,Uo开始下降。

图20 TL431的基本接线图和电路图形符号

资料来源:何立民.单片机高级教程[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001.

反之,Uo下降会导致UREF下降,从而UREF

在本设计中就是利用TL431和光耦构成反馈电路,其工作原理就是当输出电压发生波动时,经分压电阻得到的取样电压就与TL431中的2.5V基准电压进行比较,在阴极上形成误差电压,使LED的工作电流发生变化,再通过光耦去改变UC3843的控制端电流的大小,调节UC3843的输出占空比,从而达到稳压的目的[8]。 3.2.4 启动和集成电路供电电路的设计

启动和辅助电源给控制集成电路(IC)和功率开关驱动电路提供工作电压,有时把这个电路叫做自启动电路。由于这部分电路所有输入和输出的功率都属于损耗,因此在保证其所有功能的条件下,应尽可能提高它的效率。

启动电路有一些常用的功能,它的功能要适合整个系统的工作需要。电源输出短路的情况一旦结束,回到正常工作时,要立刻使控制/功率开关电路的所有功能工作。

当发生短路时,电源要进入间隔重启动模式,短路情况一旦消失,电源就重新启动。在短路期间,进入完全关机状态,然后关闭系统。输入功率也要切断,再重新启动电源的时候再合上。

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