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

2.2 并聯(lián)基準(zhǔn)偏置

并聯(lián)基準(zhǔn)需要最小陰極電流才能正常運(yùn)行。該電流在每個(gè)器件的數(shù)據(jù)表中提供，并且在不同器件之間可能存在很大差異。使用偏置電阻來(lái)驗(yàn)證這些并聯(lián)基準(zhǔn)是否正常運(yùn)行，以便偏置電流流入并聯(lián)基準(zhǔn)陰極而不影響通過(guò)光耦合器的反饋信號(hào)。有兩種常見(jiàn)的拓?fù)淇捎糜趯?duì) SSR 的并聯(lián)基準(zhǔn)進(jìn)行偏置；一種拓?fù)鋵⑵秒娮枧c光耦合器二極管并聯(lián)，而另一種拓?fù)鋭t將該偏置電阻直接從系統(tǒng)輸出端置于并聯(lián)基準(zhǔn)陰極。

圖 2-3 對(duì)并聯(lián)基準(zhǔn)進(jìn)行偏置的拓?fù)?1

如圖 2-4 所示，當(dāng)偏置電阻 R_bias 與光耦合器二極管并聯(lián)時(shí)，最小偏置電阻一般可以用方程式 2 計(jì)算得出，其中 V_F(drop) 是二極管的預(yù)期正向壓降，I_KA(min) 是所選并聯(lián)基準(zhǔn)的最小陰極電流。

方程式 2.

R_{b i a s} = \frac{V_{F (d r o p)}}{I_{K A (m i n ）}}

光耦合器二極管兩端的正向壓降是非線性的，隨正向電流和溫度而變化。當(dāng)反激式轉(zhuǎn)換器受到最大負(fù)載條件的影響時(shí)，光耦合器的穩(wěn)態(tài)正向電流為最小值（由于需要 PWM 控制器提供更高的功率輸出），這會(huì)降低光耦合器二極管的正向壓降。這表明在最大負(fù)載條件下，提供給并聯(lián)基準(zhǔn)的偏置電流已最小化，這意味著在選擇 R_bias 時(shí)，可在方程式 2 中使用最小預(yù)期正向壓降 V_F(drop)，以防止反激式轉(zhuǎn)換器在最大負(fù)載條件下出現(xiàn)意外偏置不足。這可以確保并聯(lián)基準(zhǔn)在所有負(fù)載條件下均會(huì)正確偏置。

圖 2-4 對(duì)并聯(lián)基準(zhǔn)進(jìn)行偏置的拓?fù)?2

在圖 2-4 所示的第二種拓?fù)渲?，反激式輸出與并聯(lián)基準(zhǔn)陰極引腳之間建立了偏置電阻。并聯(lián)基準(zhǔn)控制光耦合器電流并充當(dāng)誤差放大器。為此拓?fù)溥x擇偏置電阻與之前的拓?fù)漕愃?；但是，由于必須考慮光耦合器電阻兩端的額外壓降，因此該偏置電阻的預(yù)期壓降在不同負(fù)載條件下變化更大。

方程式 3.

R_{b i a s} = \frac{V_{o u t} - V_{K A}}{I_{K A (m i n ）}}

方程式 3 展示了用于計(jì)算最大偏置電阻 R_bias 的公式。陰極電壓 V_KA 是由經(jīng)過(guò)次級(jí)側(cè)光耦二極管的預(yù)期反饋電流確定的，可以用輸出電壓 V_out 減去次級(jí)側(cè)光耦二極管和電阻的壓降計(jì)算出。將偏置電阻降至此計(jì)算值以下會(huì)使偏置電流升至高于 I_KA(min)，從而耗散額外功率，但性能沒(méi)有明顯改善。在最大負(fù)載條件下，預(yù)計(jì)流經(jīng)光耦合器二極管 IFB（次級(jí)）的反饋電流將低于空載條件（待機(jī)模式）下的該電流。這表明這些元件兩端的壓降有所減少，從而增大了并聯(lián)基準(zhǔn)處的陰極電壓 V_KA。因此，與第一種拓?fù)漕愃?，偏置電?I_bias 在不同負(fù)載條件下會(huì)發(fā)生變化，其中當(dāng)反激式轉(zhuǎn)換器受到最大負(fù)載條件的影響時(shí)，偏置電流處于最小值。選擇偏置電阻 R_bias，以便在所需最大負(fù)載條件下為并聯(lián)基準(zhǔn)提供最小陰極電流 I_KA(min)，從而使該基準(zhǔn)在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)都能正確偏置。

在這兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，流入并聯(lián)基準(zhǔn)陰極的電流 I_KA 是流經(jīng)光耦合器二極管的電流 I_F(drop) 和偏置電流 I_bias 的總和。施加到 REF 引腳的電壓決定了并聯(lián)基準(zhǔn)分流到地的陰極電流大小。因此，人們可能認(rèn)為增大 I_bias 會(huì)減小通過(guò)光耦合器二極管的電流 I_F(drop)，從而影響反饋環(huán)路；但情況并非如此。這是因?yàn)?，?dāng) REF 電壓接近內(nèi)部基準(zhǔn)電壓時(shí)，并聯(lián)基準(zhǔn)的跨導(dǎo)接近無(wú)窮大，如圖 2-5 所示。

圖 2-5 V_ref 增益比較

圖 2-5 顯示，如果向并聯(lián)基準(zhǔn)提供了過(guò)多的偏置電流，則 REF 電壓不需要明顯增大，即可將這個(gè)額外的電流分流到接地端。它會(huì)偏置到接近導(dǎo)通電流。這表明，對(duì)并聯(lián)基準(zhǔn)進(jìn)行過(guò)偏置不會(huì)對(duì)通過(guò)光耦合器二極管的反饋電流 I_{FB(secondary)} 產(chǎn)生任何顯著影響。