ZHCAD91 October   2023 ATL431 , ATL431LI , TL431 , TL431LI , TLVH432

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
  5. 2使用并联基准设计 SSR
    1. 2.1 设置输出电压
    2. 2.2 并联基准偏置
    3. 2.3 瞬态响应设计
  6. 3电源注意事项
  7. 4方法
    1. 4.1 并联参考设计
    2. 4.2 精度比较
    3. 4.3 功耗对比
    4. 4.4 瞬态响应比较
  8. 5结果
  9. 6总结
  10. 7参考资料

并联基准偏置

并联基准需要最小阴极电流才能正常运行。该电流在每个器件的数据表中提供,并且在不同器件之间可能存在很大差异。使用偏置电阻来验证这些并联基准是否正常运行,以便偏置电流流入并联基准阴极而不影响通过光耦合器的反馈信号。有两种常见的拓扑可用于对 SSR 的并联基准进行偏置;一种拓扑将偏置电阻与光耦合器二极管并联,而另一种拓扑则将该偏置电阻直接从系统输出端置于并联基准阴极。

GUID-20230801-SS0I-9CG2-ZJ0D-KWJWZWKBWGGD-low.svg图 2-3 对并联基准进行偏置的拓扑 1

图 2-4 所示,当偏置电阻 Rbias 与光耦合器二极管并联时,最小偏置电阻一般可以用方程式 2 计算得出,其中 VF(drop) 是二极管的预期正向压降,IKA(min) 是所选并联基准的最小阴极电流。

方程式 2. Rbias=VF(drop)IKA(min

光耦合器二极管两端的正向压降是非线性的,随正向电流和温度而变化。当反激式转换器受到最大负载条件的影响时,光耦合器的稳态正向电流为最小值(由于需要 PWM 控制器提供更高的功率输出),这会降低光耦合器二极管的正向压降。这表明在最大负载条件下,提供给并联基准的偏置电流已最小化,这意味着在选择 Rbias 时,可在方程式 2 中使用最小预期正向压降 VF(drop),以防止反激式转换器在最大负载条件下出现意外偏置不足。这可以确保并联基准在所有负载条件下均会正确偏置。

GUID-20230801-SS0I-KHSM-GHNQ-ZTFZ2XLSMNSC-low.svg图 2-4 对并联基准进行偏置的拓扑 2

图 2-4 所示的第二种拓扑中,反激式输出与并联基准阴极引脚之间建立了偏置电阻。并联基准控制光耦合器电流并充当误差放大器。为此拓扑选择偏置电阻与之前的拓扑类似;但是,由于必须考虑光耦合器电阻两端的额外压降,因此该偏置电阻的预期压降在不同负载条件下变化更大。

方程式 3. Rbias=Vout-VKAIKA(min

方程式 3 展示了用于计算最大偏置电阻 Rbias 的公式。阴极电压 VKA 是由经过次级侧光耦二极管的预期反馈电流确定的,可以用输出电压 Vout 减去次级侧光耦二极管和电阻的压降计算出。将偏置电阻降至此计算值以下会使偏置电流升至高于 IKA(min),从而耗散额外功率,但性能没有明显改善。在最大负载条件下,预计流经光耦合器二极管 IFB(次级)的反馈电流将低于空载条件(待机模式)下的该电流。这表明这些元件两端的压降有所减少,从而增大了并联基准处的阴极电压 VKA。因此,与第一种拓扑类似,偏置电流 Ibias 在不同负载条件下会发生变化,其中当反激式转换器受到最大负载条件的影响时,偏置电流处于最小值。选择偏置电阻 Rbias,以便在所需最大负载条件下为并联基准提供最小阴极电流 IKA(min),从而使该基准在整个负载范围内都能正确偏置。

在这两种拓扑结构中,流入并联基准阴极的电流 IKA 是流经光耦合器二极管的电流 IF(drop) 和偏置电流 Ibias 的总和。施加到 REF 引脚的电压决定了并联基准分流到地的阴极电流大小。因此,人们可能认为增大 Ibias 会减小通过光耦合器二极管的电流 IF(drop),从而影响反馈环路;但情况并非如此。这是因为,当 REF 电压接近内部基准电压时,并联基准的跨导接近无穷大,如图 2-5 所示。

GUID-20230801-SS0I-KMHN-SJ5F-0HHV9DN8Z7FG-low.svg图 2-5 Vref 增益比较

图 2-5 显示,如果向并联基准提供了过多的偏置电流,则 REF 电压不需要明显增大,即可将这个额外的电流分流到接地端。它会偏置到接近导通电流。这表明,对并联基准进行过偏置不会对通过光耦合器二极管的反馈电流 IFB(secondary) 产生任何显著影响。