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低压隔离式电源输出电压调节方案介绍

默菲
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  TL431并联稳压器或许是隔离式开关电源中最常见的IC,其可提供低成本的简单方式精确调节输出电压。图1是TL431及典型应用电路(用于调节隔离式电源输出)的方框图。TL431在单个三端器件中整合一个内部参考和一个放大器。R3和R5电阻分压器以及TL431的内部参考电压可设定输出电压。在TL431内部,误差放大器输出可驱动晶体管的基极。晶体管集电器不仅可连接TL431的K(阴极)引脚,而且还可驱动一个光耦合器,其可将隔离边界的误差信号发送至主控制器。反馈环路的频率响应由位于TL431阴极与REF引脚之间的补偿组件形成。

  在转换器输出电压小于5V时,该电路开始出现一些局限性。阴极的最小推荐工作电压等于参考电压,标准版TL431为2.5V。光耦合器内部光电发射器支持约1.5V的最大正向压降。如果输出电压小于4V,则光耦合器可能无法完全正向偏置。此外,还需要为偏压电阻器(R1)分配额外的电压裕度。这可将标准TL431实际使用输出电压限定在4.5V以上。TL431有TLV431等低电压版本,可提供1.25V参考。这可为采用3.3V输出驱动光耦合器提供充足的性能空间。使用该部件调节更低的输出电压,需要对标准电路进行修改。

  如图2所示,只要添加一个PNP晶体管,就可使用低电压TLV431调节小于3.3V的输出电压。在该电路中,TLV431的阴极可驱动PNP晶体管的基极,其可配置为射极跟随器。这允许光耦合器在PNP晶体管集电极与接地之间移动,在这里可为光电发射器正向压降提供足够的空间。由于最低阴极电压为1.25V,基极至发射极典型电势为0.7V,因此Q1发射极的最低电压约为1.95V。这可使用2.5V输出为偏压电阻器留0.5V压降。

  这种简单修改可扩展TLV431稳压电路范围,使其包含2.5V电轨。然而对于低于2.5V的输出电压而言,标准稳压电路所需的修改就要复杂得多。最终,必须专门生成一个更高电压的辅助电源轨为TLV431供电并驱动光耦合器。

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