Die Rolle, Verbindungsmethode und Funktionsprinzip des Optokopplers im Schaltnetzteil
Einige gängige Verbindungsmethoden und ihre Funktionsprinzipien
Zu den häufig für Rückmeldungen verwendeten Optokopplermodellen gehören TLP521, PC817 usw. Hier nehmen wir TLP521 als Beispiel, um die Eigenschaften dieses Optokopplertyps vorzustellen.
Die Primärseite des TLP521 entspricht einer Leuchtdiode. Je größer der Primärstrom If, desto stärker die Lichtintensität und desto größer der Strom Ic des Sekundärtransistors. Das Verhältnis des Sekundärtransistorstroms Ic zum Primärdiodenstrom If wird als Stromverstärkungskoeffizient des Optokopplers bezeichnet. Dieser Koeffizient ändert sich mit der Temperatur und wird stark von der Temperatur beeinflusst. Der für die Rückkopplung verwendete Optokoppler realisiert die Rückkopplung durch die Verwendung von „Änderungen des Primärseitenstroms führen zu Änderungen des Sekundärseitenstroms“. Daher sollte in Situationen, in denen sich die Umgebungstemperatur drastisch ändert, aufgrund der großen Temperaturdrift des Verstärkungsfaktors eine Rückkopplung durch einen Optokoppler so weit wie möglich vermieden werden. Darüber hinaus muss bei der Verwendung dieses Optokopplertyps darauf geachtet werden, die Peripherieparameter so zu gestalten, dass sie innerhalb eines relativ breiten linearen Bandes arbeiten können. Andernfalls reagiert die Schaltung zu empfindlich auf die Betriebsparameter, was einem stabilen Betrieb der Schaltung nicht förderlich ist.
Normalerweise wird TL431 in Kombination mit TLP521 für die Rückmeldung gewählt. Derzeit entspricht das Funktionsprinzip von TL431 einem Spannungsfehlerverstärker mit einer internen Referenz von 2,5 V, sodass zwischen den Pins 1 und 3 ein Kompensationsnetzwerk angeschlossen werden muss.
Bei der ersten gängigen Optokoppler-Rückkopplungsverbindungsmethode ist Vo die Ausgangsspannung und Vd die Versorgungsspannung des Chips. Das Com-Signal ist mit dem Fehlerverstärker-Ausgangspin des Chips verbunden, oder der interne Spannungsfehlerverstärker des PWM-Chips (z. B. UC3525) ist mit einem nicht invertierenden Verstärker verbunden, und das Com-Signal ist mit seinem entsprechenden nicht invertierenden Pin verbunden. Beachten Sie, dass die Masse auf der linken Seite die Ausgangsspannungsmasse und die Masse auf der rechten Seite die Versorgungsspannungsmasse des Chips ist. Die beiden sind durch einen Optokoppler isoliert.
Wenn die Ausgangsspannung zunimmt, nimmt die Spannung an Pin 1 von TL431 (entspricht dem umgekehrten Eingangsanschluss des Spannungsfehlerverstärkers) zu, die Spannung an Pin 3 (entspricht dem Ausgangspin des Spannungsfehlerverstärkers) nimmt ab und der Primärstrom If des Optokopplers TLP521 nimmt zu. Wenn die Ausgangsspannung zunimmt, nimmt der Ausgangsstrom Ic am anderen Ende des Optokopplers zu, der Spannungsabfall am Widerstand R4 nimmt zu, die Spannung am Com-Pin nimmt ab, der Arbeitszyklus nimmt ab und die Ausgangsspannung nimmt ab; umgekehrt ist der Anpassungsprozess ähnlich, wenn die Ausgangsspannung abnimmt.
Die übliche zweite Verbindungsmethode unterscheidet sich von der ersten Verbindungsmethode darin, dass der vierte Pin des Optokopplers in dieser Verbindung direkt mit dem Ausgangsende des Fehlerverstärkers des Chips verbunden ist und der Spannungsfehlerverstärker im Chip mit dem nicht invertierenden Ende verbunden sein muss. Die Form, in der das Potenzial höher ist als das Potenzial des invertierenden Anschlusses, nutzt eine Eigenschaft des Operationsverstärkers – wenn der Ausgangsstrom des Operationsverstärkers zu groß ist (die Stromausgangskapazität des Operationsverstärkers überschreitet), sinkt der Ausgangsspannungswert des Operationsverstärkers, und je größer der Ausgangsstrom ist, desto stärker sinkt die Ausgangsspannung. Daher müssen in einer Schaltung, die diese Verbindungsmethode verwendet, die beiden Eingangspins des Fehlerverstärkers des PWM-Chips mit einem festen Potenzial verbunden sein, und das Potenzial des gleichgerichteten Endes muss höher sein als das Potenzial des umgekehrten Endes, damit die anfängliche Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers hoch ist.
