ZHCAD91 October 2023 ATL431 , ATL431LI , TL431 , TL431LI , TLVH432
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。
如图 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。
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。
在图 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 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。
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。