正確偏置TL431的應用設計

　　假設圖3中的Rbias不存在。首先計算分壓器網絡Rupp和Rlow，橋接電流Ib應大于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。對于12V輸出電壓，假設 Ib=1mA。由于TL431通過Rlow施加的電壓為2.5V，而Rupp施加的電流為1mA，因此可以計算出Rlow為 2.5 / 1m = 2.5k，而Rupp則等于(12-2.5)/ 1m=9.5k。可進一步選擇更小的偏置電流，以減小空載條件下的待機能耗。橋接電流值確定后，即可計算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，以啟動空載工作狀態(tài)下的跳周期。在NCP1200中，引腳2和內部5V參考電壓間有一個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%的電流轉換比例(CTR)，則RS必須小于(Vout-2.5-1V) / 9508.94k，假設為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)，則會發(fā)生以下情況：

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

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

　　3. 重負載情況：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，應該通過調節(jié)LED的內部電流，來調整控制器端的正確反饋電壓。這種情況的設計問題源自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，就會降低開環(huán)增益，導致增大，RSCL也隨之增大。

　　這一問題可通過增加偏置電阻Rbias，在外部施加一個偏置電流而解決。由于最缺少電流，所以必須計算此電阻在較差情況下，也就是重負載情況和最高CTR時的值。這時IL = 166uA。因此，RS上的電壓為166×8.2k = 1.36V。假設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TL431的總偏置電流為(12-8.4)/2.2k= 1.63mA，加上實際的反饋電流值316uA，總偏置電流為1.95mA，應處于安全電流范圍內。

　　在NCP1200構成的電源上進行了有偏置電阻和無偏置電阻的實驗，結果如圖4所示。沒有偏置元件時，輸出阻抗測量值為57m；連接偏置電阻(阻值為3.3k)后，輸出阻抗值降至4m。

　　圖4 TL431偏置電流過低時性能將明顯下降

　　總之，通過外部電阻對TL431進行正確偏置是非常重要的。如果無法承受額外的1mA輸出電流的預算(由于要盡量降低空載待機能耗)，就應使用TLV431 (Vref = 1.24V) 或NCP100 (Vref = 0.7V)，因為它們只需要100A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，因為該電阻結合光耦合器的集電極上拉電阻可以產生直流增益。如果電阻值約為1k或稍大于1k，則更接近標準值。