正確偏置TL431的應(yīng)用設(shè)計(jì)

　　假設(shè)圖3中的Rbias不存在。首先計(jì)算分壓器網(wǎng)絡(luò)Rupp和Rlow，橋接電流Ib應(yīng)大于TL431參考引腳的偏置電流6.5A(最大值)，以減小因偏置而引起的Rupp誤差。對(duì)于12V輸出電壓，假設(shè) Ib=1mA。由于TL431通過(guò)Rlow施加的電壓為2.5V，而Rupp施加的電流為1mA，因此可以計(jì)算出Rlow為 2.5 / 1m = 2.5k，而Rupp則等于(12-2.5)/ 1m=9.5k。可進(jìn)一步選擇更小的偏置電流，以減小空載條件下的待機(jī)能耗。橋接電流值確定后，即可計(jì)算RS。RS必須能提供足夠的電流，使光耦合器集電極(或反饋引腳)小于1.2V，以啟動(dòng)空載工作狀態(tài)下的跳周期。在NCP1200中，引腳2和內(nèi)部5V參考電壓間有一個(gè)8k的上拉電阻。如果反饋電流為475A，可將引腳2拉至1.2V (Vpin2=5-475×8k)?？紤]到光耦合器在較差情況下有50%的電流轉(zhuǎn)換比例(CTR)，則RS必須小于(Vout-2.5-1V) / 9508.94k，假設(shè)為8.2k。

　　在CTR為150%的較差情況下，表示LED中需要的電流較小，如果將8.2k電阻與TL431串聯(lián)，則會(huì)發(fā)生以下情況：

　　1. 輕負(fù)載情況：IFB = 475A，則IL = 475/ 1.5 = 316A

　　2. 中負(fù)載情況：VFB = 2.3V，IFB = 337.5A，則 IL = 337.5/ 1.5=225A

　　3. 重負(fù)載情況：VFB = 3V，IFB = 250A，則IL = 250/1.5 = 166A

　　在這種情況下，TL431的偏置電流不僅隨著負(fù)載電流而變化，而且也隨著光耦合器CTR的變化而變化。此外，減小RS也不起任何作用，應(yīng)該通過(guò)調(diào)節(jié)LED的內(nèi)部電流，來(lái)調(diào)整控制器端的正確反饋電壓。這種情況的設(shè)計(jì)問(wèn)題源自TL431的數(shù)據(jù)表：必須插入大于1mA的偏置電流，才能從不同規(guī)格的TL431增益中獲益。如果不能正確偏置TL431，就會(huì)降低開(kāi)環(huán)增益，導(dǎo)致增大，RSCL也隨之增大。

　　這一問(wèn)題可通過(guò)增加偏置電阻Rbias，在外部施加一個(gè)偏置電流而解決。由于最缺少電流，所以必須計(jì)算此電阻在較差情況下，也就是重負(fù)載情況和最高CTR時(shí)的值。這時(shí)IL = 166uA。因此，RS上的電壓為166×8.2k = 1.36V。假設(shè)LED的正激壓降為1V，則陰極電壓為12 -1.36-1 = 9.64V。已知Vout恒定為12V，通過(guò)Rbias施加1mA電流得到，Rbias = (12-9.64) / 1m = 2.36k，或用 2.2k得到歸一化值。因此，在 TL431上施加的最小電流為 1mA + 166uA = 1.16mA。在空載情況下，IL=316 uA ，陰極電壓為12-(8.2k×316)-1 = 8.4V，因此，流經(jīng)TL431的總偏置電流為(12-8.4)/2.2k= 1.63mA，加上實(shí)際的反饋電流值316uA，總偏置電流為1.95mA，應(yīng)處于安全電流范圍內(nèi)。

　　在NCP1200構(gòu)成的電源上進(jìn)行了有偏置電阻和無(wú)偏置電阻的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖4所示。沒(méi)有偏置元件時(shí)，輸出阻抗測(cè)量值為57m；連接偏置電阻(阻值為3.3k)后，輸出阻抗值降至4m。

　　圖4 TL431偏置電流過(guò)低時(shí)性能將明顯下降

　　總之，通過(guò)外部電阻對(duì)TL431進(jìn)行正確偏置是非常重要的。如果無(wú)法承受額外的1mA輸出電流的預(yù)算(由于要盡量降低空載待機(jī)能耗)，就應(yīng)使用TLV431 (Vref = 1.24V) 或NCP100 (Vref = 0.7V)，因?yàn)樗鼈冎恍枰?00A的最小偏置電流，且擊穿電壓更小。此外，8.2k的串聯(lián)電阻RS極為罕見(jiàn)，因?yàn)樵撾娮杞Y(jié)合光耦合器的集電極上拉電阻可以產(chǎn)生直流增益。如果電阻值約為1k或稍大于1k，則更接近標(biāo)準(zhǔn)值。