上节我们说了下扯了扯TL431的内部电路图,讲了跟硬件设计没太大关系的内容,这节来说点相对有用的。
下图是反激的TL431的典型电路,我们的目标就是求出传递函数Vout (s)/Verr(s)。
求解的第一个问题就是那个TL431不好处理凯时娱乐场指定网址,不是很好下手凯时娱乐场指定网址,它不是我们熟知的运算放大器,也不是跨导放大器(有些地方说是可以看成跨导放大器,但我觉得看成跨导放大器也不好计算吧),那怎么办呢?
我们看下TL431等效电路,翻开TL431的手册,下图是Ti的TL431手册中的等效电路图:
等效电路可看作是两级放大凯时娱乐场指定网址,第一级为运放,第二级为三极管放大凯时娱乐场指定网址凯时娱乐场指定网址。准确的说,第二级是三极管放大,不过集电极需要上拉到电源才能放大,好在我们的电路就是通过电阻和光耦的发光二极管上拉到电源。
如果理解为两级放大凯时娱乐场指定网址凯时娱乐场指定网址,那就就简单了,我们把它合并为一级就好了,当然两级增益会较一级更大凯时娱乐场指定网址,不过不影响凯时娱乐场指定网址,第一级都能看成理想运放了(增益无穷),两级增益更大凯时娱乐场指定网址凯时娱乐场指定网址,一样看成是无穷就好。
不过需要注意凯时娱乐场指定网址凯时娱乐场指定网址,第一级放大是同相放大器,输入增大凯时娱乐场指定网址,输出也增大;第二级的三极管放大,信号是反相的,基极B电压增大,会导致集电极输出电压减小,信号反相凯时娱乐场指定网址凯时娱乐场指定网址。所以两级合并之后,变成了反相放大器,REF接的是负相端“-”。
想想,输入电压REF增大,第一级运放输出也会增大凯时娱乐场指定网址,输入到三极管的基极B,集电极C电压会减小凯时娱乐场指定网址,是不是这样?
所以凯时娱乐场指定网址凯时娱乐场指定网址,我们可以把TL431进一步等效为我们熟悉的运放了,就是下面的东东:
处理完LT431,还有光耦,其实光耦不用处理,因为当其工作在线性区的时候凯时娱乐场指定网址,总会有一个公式成立,那就是光耦的电流传输比CTR:
我们只需要计算出光耦发光管的电流IF凯时娱乐场指定网址,然后就能根据电流传输比CTR(光耦手册一般有标注),得到光敏晶体管端的电流Ic,然后乘以电阻,就可以得到output的电压了。
但是问题又来了,IF如何得到呢?发光二极管本身的电压和电流是非线性的凯时娱乐场指定网址,那怎么办呢?
二极管导通时,其可用一个电压源Vf和动态电阻Rd来表示,Vf即二极管的导通压降凯时娱乐场指定网址。
然后我们结合实际的情况,二极管的Rd一般都比较小凯时娱乐场指定网址,以PC817为例,下图是PC817的发光二极管的曲线。
我们从曲线上非常粗糙的得到Rd=12.5Ω,这是一个非常糙的值凯时娱乐场指定网址,虽然不准,但是我们可以知道它的量级是几十欧姆凯时娱乐场指定网址,比较小凯时娱乐场指定网址。另外一方面凯时娱乐场指定网址,Rled和Rbias的值一般都是kΩ级别的凯时娱乐场指定网址,因此Rd相对于它俩来说可以忽略掉。
因此,为了简单,我们分析这个电路的时候,完全可以认为二极管两端电压恒定不变,等效为一个电压源凯时娱乐场指定网址凯时娱乐场指定网址,即为Vf不变。
上面说得有点啰嗦凯时娱乐场指定网址,其实主要是为了说明道理。另外一方面,如果二极管的偏置电流比较小,那么Rd会比较大(从上图可以看到,当电流小,伏安特性曲线的切线斜率会小,即Rd会比较大)凯时娱乐场指定网址,还是忽略Rd的话,计算可能就不是很准确。关于这个凯时娱乐场指定网址,具体细节就不深究了,如果感兴趣,完全可以不忽略Rd进行计算,计算方法都是一样的,我写这个的目的也不是为了给出一个电路的计算结果,而是希望通过这样一个例子凯时娱乐场指定网址,让兄弟们知道这种电路该咋搞。
有了上面的分析凯时娱乐场指定网址,我们可以把原来的电路等效为下图,现在所有的器件都是我们熟知的器件,计算出传递函数应该就不在话下了。
2、根据运放的“虚短”,负相端电压为2.5V不变,那么R1增加的电流为:△Vo/R1
3、负相端电压2.5V不变,那么Rlower的电流不会有变化;同时根据运放的“虚断”,负相端节点电流一直为0,即不会变化;根据运放的负相端节点电流总和为0,那么R1增加的电流是从Zc流过,即Zc的电流增加量也为:△Vo/R1。
4凯时娱乐场指定网址、Zc电流增加了△Vo/R1,那么意味着Zc两端电压增加了:△Vo*Zc/R1,而Zc右边电压为2.5V不变,那么只有可能是Zc左边的电压发生了变化凯时娱乐场指定网址,变化量为:-△Vo*Zc/R1凯时娱乐场指定网址。因为Zc的电流是往左增大,所以Zc左边的电压是减小的凯时娱乐场指定网址,所以加了一个负号。
5、Zc左边的电压,也就是放大器的输出电压,即放大器输出端电压增加了:-△Vo*Zc/R1凯时娱乐场指定网址。
8、又因为Vf恒定不变,那么Rbias的电流恒定不变凯时娱乐场指定网址,所以Rled的电流增量全部流过二极管。即二极管的电流增量为:△If= (1+Zc/R1)*△Vo/Rled
本小结详细说明了TL431凯时娱乐场指定网址,光耦,在计算传递函数时的处理方法,目的在于知道方法,不在于记住一个电路的具体公式。
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