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開關電源反饋光耦的選擇

 

光耦在開關電源中應用非常的常見,它是起到一個原副邊的信號傳輸,並且能有效隔離原副邊的元器件,當然能傳遞信號並且有隔離作用的元器件很多,但光耦是一個價格便宜並且外圍電路簡單的特點,因為要隔離原副邊,所以一般開關電源中的光耦的耐壓是要選擇5000V(有效值)。

 

光耦首先是分線性光耦與非線性光耦,在k66凯时開關電源中做反饋用的光耦是線性光耦,比如PC817,對於PC817的話,有A檔、B檔、C檔、D檔之分

 

這些檔位其實是根據CTR(傳輸比)來分類的。

 

CTR是描述光耦控製特性的參數,也就是副邊的Ic電流與原邊的輸入IF電流的百分比。

 

具體的參數見下麵的表格:

 

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從上麵的表格來看,每一個檔位的CTR都是在一定範圍內的,比如A檔是80%-160%,這個範圍的變化是根據不同的IF電流所得來的,根據PC817A的規格書,k66凯时能看到一個關於IF電流與傳輸比的曲線圖。他的傳輸比是隨電流IF變化而變化的,最大的傳輸比是在10-20mA之間的電流,而開關電源的反饋電流一般是非常小的。一般都是在1-2mA之內。

 

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那麽k66凯时在設計開關電源的時候要先確定好光耦IC的電流,一般IC電流是芯片的FB腳所能流出的最大電流,下麵k66凯时來實際計算下。

 

如下麵的圖,典型的TL431+PC817 的應用圖。

 

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光耦的CTR與R1、R2、R3怎麽去選取。

 

首先要確定好Fb腳的最大的IC電流,假設IC最大電流是1mA,Vo是5V,因為光耦的發光二極的Vf壓降一般是1-1.4V之間,R3的作用是在光耦沒有導通的時候需要給TL431提供一個1mA的啟動電流,所以R3的電阻的選取是Vf除TL431的啟動電流  1V÷1mA=1K,當Fb腳需要流過最大電流的時候,光耦原邊二極管上麵需要的電流If就是IC/CTR=If,那麽這裏的CTR是一個範圍,而不是一個非常準確的數字,比如k66凯时用PC817A,CTR是80%-160%,所以說在計算的時候要用最小的CTR  80%去計算。

 

根據傳輸比的定義CTR= Ic÷If,If=IC÷CTR=1mA÷80%=1.25mA,又因為光耦的傳輸比 80%與160%是在25℃環境溫度下的參數,而光耦在不同溫度下麵CTR是變化的,看下麵溫度與傳輸比的曲線圖,當光耦溫度到100℃的時候CTR隻有原來的60%,也就是25℃的時候CTR是80%,到100℃的時候變成了80%×60%=48%。

 

那麽根據最高溫度100℃的傳輸比來計算上麵的If=IC÷CTR=1mA÷48%≈2.1mA了,在實際計算的時候還要流有一定的餘量,所以根據上麵的計算的話,k66凯时If電流要大於2.1mA,一般是計算值的1.3-1.5倍電流就可以了,k66凯时假設1.3倍的電流,2.1mA×1.3=2.73mA。

 

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根據上麵的計算,k66凯时光耦的原邊的電流最大是2.73mA,然後k66凯时在去看光耦在100℃下麵的最大If電流,如果下麵的圖,光耦在100℃的時候最大的If是18mA,k66凯时實際最大電流是小於3mA,留有非常大的餘量。那麽因為光衰引起的問題完全可以不用去考慮。

 

那麽R2=(5-2.5-1.4)÷(2.73+1)=295Ω,所以k66凯时實際取值的時候可以取240Ω。


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