具有光耦合器反馈的反激转换器的分流参考注意事项

各位观众大家好 我是蔡晓栋 德州仪器负责电压参考 产品线的系统工程师 这个展示介绍了使用并联基准 再 Flyback 电源设计中的一些考量事项 这个视频会展示并联参考的工作原理 还有 Iref 和 II(def) 这两个参数 是如何让系统输出更加精准的 视频最后还会谈一下电源标准里 无负载功耗的要求 还有 TL431 对这个标准的影响 在以上电路图里 并联参考一般出现在 副边的反馈电路上来控制光耦 这个元器件通过反馈电阻 来感应着整个系统的输出电压 VKA 它感应系统输出电压 然后把光耦的电流调大或者调小 这个电流信息就会通过光耦 传输到原边控制器上的 COMP 管脚 来告诉原边控制器 去调节 PWM 的信号 来调整整个系统输出电压的大小 请注意整个视频里 都会通过 TL431 来代表并联参考 因为这是最常见的并联参考 这里会提到两种 TL431 业界标准的 TL431 和 TL431li 那并联参考在系统里是怎么工作的 在这页里我们会讲解一下 请注意在系统里 VKA 可以变大或者变小 取决于系统负载的等效阻值 然后 R1 和 R2 电阻 一般会选择高阻抗来降低功耗 在这个例子里 如果 VKA 升压超过了理想的界限 REF 管脚的电压就会增加 如果我们进入 TL431 内部来看的话 REF 管脚的电压 会拿来跟内部基准电压做对比 然后运放的输出就会来驱动输出的 BJT 管 这样 BJT 管里的电流 IF 就会变得更大 回到整个系统上来讲 这个 IF 电流就会通过光耦 传输到原边的那部分系统上去 原边的 PWM 控制器上的 COMP 管脚 会感应到这个电压的变化 然后调节内部的 PWM 控制器 最后使得整个系统输出电压 VKA 回到正常水平 现在我们来讨论一下输出电压误差 这个输出电压是由上面红色的公式来决定的 假如这个系统输出电压为五伏 然后选择 R1 等于十千欧姆 如果 IREF 的值为 4uA 通过公式我们算出R2的值得是10.1k欧姆 如果 IREF 的值为 0.8uA 通过公式我们算出R2的值得是10.03k欧姆 由于电阻是离散而且有标准阻值的 所以大部分设计师 会直接选择 10k 欧姆作为R2的值 这样由于 R1 等于 R2 系统输出电压 VKA 的误差 就由公式里的第二部分来决定 也就是 IREF 乘以 R1 通过计算我们能得出在上面的例子里 工业标准的 TL431 会带来 40 毫伏的误差 相当于五伏系统里的 0.8% TL431LI 却只有 8 毫伏的误差 相当于五伏系统里的 0.16% 再次强调一下因为要保持低功耗 一般R1和R2的阻值都会选择比较高的 在十千欧姆或以上 除此之外 IREF 的中间值 和最大值的差别范围 也会对系统误差有所影响 请注意这个误差范围代表的是 在集成电路生产时每个产品之间的差异 因为这个系统误差 VKA 和 IREF 的关系 是由红色的公式决定的 我们能得出这个误差范围越小的话 能使得系统输出变得更加精准 如果我们对比 TL431LI 和业界标准 TL431 的话 前者的 IREF 误差范围只有 0.4uA 而后者的误差范围却有 2uA 通过计算我们得出业界标准 TL431 会产生 20 毫伏的误差 TL431LI 只会产生 4 毫伏 也就是五倍的优化 IREF 这个参数是在25度下定义的 在 datasheet 里 跨温度范围的 IREF 定义为 II(dev) 这个参数 II(dev) 的绝对值 还有它的中间值和最大值的误差范围 也会对整个系统输出精度有所影响 这个影响跟 IREF 的那条公式是一样的 同样的如果 II(dev) 的绝对值 还有误差范围变小的话 整个系统输出就会更加精准 在这个例子里 业界标准 TL431 会由 II(dev) 的绝对值 产生 12 毫伏的误差 然后由 II(dev) 的误差范围 产生 8 毫伏的误差 TL431LI 相对应的 就只有产生 4mV 和 2mV 的误差 由于 IREF 会随温度变化 IREF 的最大值就是由 IREF 和 II(dev) 两个参数相加 也就是右边的表格里绿色的那一列 左上方的表格计算了整个系统里 使用 10% 误差的电阻 和 1% 误差的电阻来做对比 注意到在使用的是 10% 误差电阻的情况下 TL431LI 还能比业界标准的 TL431 更精准 这个性能提升可以转化为成本的降低 因为可以使用 10% 的电阻而不是 1% 的 电阻成本的降低有左下表格显示 这样整个系统不单只是由 IREF 和 II(dev) 获得更精准的系统输出电压 还能降低成本 除了系统精度的要求 系统设计师还要考虑例如 无负载低功耗的业界标准要求 从 2004 年以来 许多国家和地区都拥有 越来越严格的功耗标准 来规范很多电源的静态功耗 尽管现在只有美国是强制六级能耗标准 越来越多的电源供应商 都开始调整他们的系统设计 来满足全球化的标准 最后我们来看一下 无负载低功耗的 Flyback 设计考量 对于无负载低功耗的要求 有好几个国际标准 我们今天就看看欧洲的标准 Eur COC 这个标准规定 49 瓦以下的电源 无负载的功耗需要在 75 毫瓦以下 对 20 伏输出系统来说 使用业界标准的 TL431 和传统光耦 会把他们的偏置电流一般设计成两毫安 那这就是 40 毫瓦的静态功耗了 再加上整个电路系统里的其他功耗 很容易总功耗就超过了 欧洲标准规定的 75 毫瓦 如果使用 TL431LI 配合高电流传输光耦 偏置电流就可以设计成 200uA 这样在反馈电路上 就节省了 36 毫瓦的静态功耗 系统设计师很容易就能设计出 符合欧洲标准的 低于 75 毫瓦的无负载低功耗电源设计 感谢大家的观看 想要了解更多的话 请登录 www.ti.com/vref 在上面可以找到更多不同功能的 电压参考技术文档和技术博客 还可以使用 TI 的 E2E 来提问问题