光耦在开关电源中主要作用是将输出的电压取样信号反馈回来,送到开关电源控制电路中,以控制开关三极管(或MOS管)导通时间,实现闭环稳压功能。光耦实现信号传送、电路隔离作用(输出的冷底板与市电相隔离,开关控制部分未与市电隔离,属热底板)。
在一些实验室或高要求场合,为了实验人员的安全,一般将实验的输入电源采用1:1的工频变压器与市电进行隔离,这样一来,实验室实验人员无论碰到线路的哪一根线都不会有触电的危险,因为隔离电源与大地是没有连接的。在工业控制设备中,有时候要求两个系统之间的电源地线隔离,如隔离地线噪声、隔离高共模电压等,采用带变压器的直流变换器,将两个电源之间隔开,使他们相互独立。
在一般的隔离电源中,光耦隔离反馈是一种简单、低成本的方式。但对于光耦反馈的各种连接方式及其区别,目前尚未见到比较深入的研究。而且在很多场合下,由于对光耦的工作原理理解不够深入,光耦接法混乱,往往导致电路不能正常工作。本研究将详细分析光耦工作原理,并针对光耦反馈的几种典型接法加以对比研究。
1 常见的几种连接方式及其工作原理
光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强。无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点,因而在各种电子设备上得到广泛的应用。光电耦合器可用于隔离电路、负载接口及各种家用电器等电路中。
常用于反馈的光耦型号有TLP521、PC817等。这里以TLP521为例,介绍这类光耦的特性。
TLP521的原边相当于一个发光二极管,原边电流If越大,光强越强,副边三极管的电流Ic越大。副边三极管电流Ic与原边二极管电流If的比值称为光耦的电流放大系数,该系数随温度变化而变化,且受温度影响较大。
通常选择TL431结合TLP521进行反馈。这时,TL431的工作原理相当于一个内部基准为2.5 V的电压误差放大器,所以在其1脚与3脚之间,要接补偿网络。
pc817在开关电源中起隔离和输出电压反馈。