发布时间 : 星期三 文章基于单片机的PWM脉宽调制开关电源更新完毕开始阅读8cacb9065a8102d276a22ffa
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。 32