关于TL431和光耦PC817反馈控制部分电阻取值计算

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#TL431 #光耦 #PC817 #开关电源 #反馈环路

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文章详细介绍了如何计算TL431稳压芯片与光耦PC817在电路中的电阻值，以确保电路的精度和稳定性。通过设置R3和R4的电流比例，保证了TL431的R端电流不影响分压，同时确定了R3的取值。R1的计算基于光耦的工作电流和电压，以保持在PC817的线性工作区间。R2则保证TL431的正常工作，同时考虑了功耗和传输比的因素。

计算R4和R3。TL431的R端流入电流2uA，为了保证取样精度，即不让TL431的R端吸取电流参与R3和R4的分压，可以设置R4的电流大于TL431的R端吸取电流的100倍，此时工程实践上基本可以忽略掉TL431的R端吸取电流的影响了。R4电流最小为2uA*100=200uA，因R端电压为基准2.5V，所以R4最大为2.5V/200uA=1.25KΩ。R4越小，TL431的R端吸取电流对R3和R4分压影响越小。
现在R4范围确定了，不能大于12.5K，大于了就会影响反馈控制精度。那么R3怎么取值呢？R3两端电压已经知道了，等于Vout-2.5V。R3的电流是由R4来决定的，如果取R4为10KΩ，则R4电流为2.5V/10KΩ=0.25mA。R3电流等于R4电流。（TL431的R端吸取电流已经被忽略了）
现在可以计算出R3了。R3=（Vout-2.5V）/0.25mA，如果要稳定的输出电压为12V，则R3=（12-2.5）/0.25 = 38KΩ。
计算R1。R1与光耦和TL431串联，其取值对二者工作都有影响。TL431的K端输出电压等于R端（2.5V）时，光耦和R1承担了最大电压，为12-2.5V=9.5V。扣掉光耦正向压降电压1.2V，R1的端电压为8.3V。
如果知道此时的电流，就可以计算出R1阻值。此时的电流是多少？这个是根据光耦的线性工作区间设定的。PC817在光电二极管正向电流5-20mA范围内时线性度较好，所以可以设置工作电流为10mA。此时R1为8.3V/10mA=830Ω。如果我们实际取值为1K，验证实际最大工作电流为
8.3V/1KΩ=8.3mA，也时处于线性度较好的区间的。
R1的最大取值为8.3V/5mA= 1.66KΩ；R1的最小取值为：8.3V/20mA= 0.415KΩ；
计算R2。为保证TL431处于合理工作区，流过电流不能小于1mA。当光耦的发光二极管正向压降未达到开启阈值情况下，R2承担了保证431正常工作的重任。此时光耦电流近似为0，R1压降为0，所以R2两端电压最大为1.2V，1.2V/1mA，得出R2最大为1.2K。当R2大于1.2K将可能导致431不能正常工作。R2能不能小呢？当然可以小。但是增加了不必要的功耗。
线性度好指的是光耦的发光二极管电流变化对传输比影响很小。下图为PC817的传输比与If的关系曲线。在5mA-20mA范围，传输比始终处于120%-140%范围内。所谓传输比，就是输出电流与输入电流的比值。例如：IF输入5mA时，传输比为120%，此时光耦输出电流为5mA*1.2=6mA。
此电流接入负载电阻即可转换成电压，此电压可以用于环路控制。
最后小结一下：TL431作用是将变化的电压（开关电源输出电压）转换成变化的电流，光耦将该电流以一定的传输比（CTR）传输到另一方，起隔离作用。