對(duì)于通常隔離的電源,，光耦合器隔離反饋是一種簡(jiǎn)單且廉價(jià)的方法,。 迄今為止,，尚未對(duì)各種連接方法和光耦合器反饋的差異進(jìn)行更詳細(xì)的研究,。 另外,，在許多情況下,，由于對(duì)光耦合器的工作原理了解不足,，因此使光耦合器方法感到困惑,，這常常導(dǎo)致電路無(wú)法正常工作,。
以下為幾種常見(jiàn)的連接方法及其工作方式,！
通常用于反饋的光耦合器型號(hào)為TLP521，PC817等,。以TLP521為例,，演示這種類型的光耦合器的特性。
TLP521的初級(jí)側(cè)對(duì)應(yīng)于一個(gè)發(fā)光二極管,。次級(jí)三極管電流Ic與初級(jí)二極管電流If的比值稱為光耦合器的電流放大系數(shù),，該系數(shù)隨溫度而變化，并受溫度的強(qiáng)烈影響,。用于反饋的光耦合器使用“一次側(cè)電流的變化引起二次側(cè)電流的變化”來(lái)實(shí)現(xiàn)反饋,。因此，在環(huán)境溫度急劇變化的情況下,，增益因數(shù)的溫度漂移相對(duì)較大,，因此不應(yīng)通過(guò)光耦合器來(lái)盡可能多地實(shí)現(xiàn),。另外，在使用這種類型的光耦合器時(shí),，必須注意外圍參數(shù)的設(shè)計(jì),，以便它們?cè)谙鄬?duì)較寬的線性頻帶內(nèi)工作。否則,，電路對(duì)工作參數(shù)過(guò)于敏感,，不利于光耦合器的穩(wěn)定運(yùn)行。
通常,，選擇TL431和TLP521組合以獲得反饋,。此時(shí)，TL431的工作原理與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓為2.5V的電壓誤差放大器相同,，因此應(yīng)在其1引腳和3引腳之間連接一個(gè)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),。圖中顯示了用于光耦合器公共反饋的第一種連接方法。在圖中,，Vo是芯片的輸出電壓,，Vd是芯片的電源電壓。COM信號(hào)連接到芯片的誤差放大器輸出引腳,，或者PWM芯片的內(nèi)部電壓誤差放大器（例如UC3525）連接到同相放大器形式,，COM信號(hào)連接到其相應(yīng)的同相引腳。請(qǐng)注意,，左側(cè)的接地是輸出電壓的接地,，右側(cè)的接地是芯片的電源電壓的接地。兩者通過(guò)光耦合器隔離,。
圖中所示連接的工作原理如下：隨著輸出電壓的增加,，TL431的引腳1的電壓（對(duì)應(yīng)于電壓誤差放大器的反向輸入端）和引腳3的電壓（對(duì)應(yīng)于電壓誤差放大器的輸出引腳）減小。一次電流當(dāng)TLP521光耦合器增加時(shí),，光耦合器另一端的輸出電流Ic增加,，電阻R4兩端的壓降增加，Com引腳電壓減小,，占空比減小，輸出電壓減小,，反之亦然,。當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，調(diào)整過(guò)程相似,。
如圖所示是常用的第二種連接方法,。與第一種連接方法的不同之處在于，通過(guò)這種連接,，光耦合器的第4引腳直接連接到芯片誤差放大器的輸出端子,，并且芯片內(nèi)部的電壓誤差放大器必須連接到非反相端,，高于反相端。利用運(yùn)算放大器的特性形成-當(dāng)運(yùn)算放大器的輸出電流太大（超過(guò)運(yùn)算放大器的電流輸出電容）時(shí),，運(yùn)算放大器的輸出電壓值會(huì)下降,。輸出電流越大，輸出電壓下降越多,。因此,，在使用這種連接方法的電路中，PWM芯片的誤差放大器的兩個(gè)輸入引腳必須連接到固定電勢(shì),，并且同一方向端子的電勢(shì)必須高于反向端子的電勢(shì),。誤差放大器的初始輸出電壓高。
典型連接分析
根據(jù)以上分析,，下面比較各種典型連接方法的屬性和范圍,。在第一種連接方法中，連接到電壓誤差放大器輸出的電壓是通過(guò)電阻R4降低外部電壓后獲得的,，可以設(shè)置光耦合器由其外部抵抗力隨意決定,。根據(jù)先前的分析，電流If的靜態(tài)工作點(diǎn)值約為10 mA,，光耦合器的相應(yīng)工作溫度在0到100°C之間變化,，并且該值在20到15 mA之間。通常,，PWM芯片的三角波幅度不超過(guò)3V,。因此，選擇電阻R4的大小為670Ω,，然后可以將電阻R3的值選擇為560Ω,。電阻R1和R2的值分別為27k和4.7k。電阻器R5和電容器C1為3k和10nF,。在實(shí)驗(yàn)中,，半橋輔助電源的輸出負(fù)載由控制板上的不同控制芯片加上多通道輸出中每個(gè)通道的靜負(fù)載組成，最終實(shí)際功率約為30W,。
實(shí)際如圖所示,，在光耦合器的引腳4上測(cè)得的電壓（將該電壓與芯片的三角波進(jìn)行比較以確定驅(qū)動(dòng)器的占空比）。相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形如圖所示,。驅(qū)動(dòng)波形具有負(fù)張力部分,，因?yàn)轫敳亢偷撞抗茯?qū)動(dòng)器均纏繞在驅(qū)動(dòng)器磁環(huán)上?？梢钥闯?，控制信號(hào)的脈沖占空因數(shù)相對(duì)較大，約為0.7。
使用第二種連接方法時(shí),，芯片中電壓誤差放大器的最大電流輸出能力約為3 mA,。當(dāng)超過(guò)此電流值時(shí)，誤差放大器的最大誤差輸出下降,。因此,，就此而言，如果電源的穩(wěn)態(tài)功率相對(duì)較大,，則電流Ic相對(duì)較小,，并且其值只能略大于3 mA，并且Ib約為2 mA,。當(dāng)Ib值小時(shí),，Ib的小變化將導(dǎo)致Ic的急劇變化，并且光耦合器的增益將非常大,，這將使閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)難以穩(wěn)定,。當(dāng)電源的穩(wěn)態(tài)占空比相對(duì)較小時(shí)，來(lái)自光耦合器引腳4的電壓相對(duì)較小,，并且相應(yīng)的電壓誤差放大器的輸出電流也較大,，即Ic相對(duì)較大（遠(yuǎn)大于3mA），并且相應(yīng)的Ib也相對(duì)較大,。
類似地,，對(duì)于上述半橋輔助電源電路，使用連接方法2代替連接方法1,，并且閉環(huán)不穩(wěn)定,。用示波器觀察光耦合器4的電壓波形時(shí)，有明顯的振蕩,。
實(shí)際上,，第二種類型的連接在反激電路中更為常見(jiàn)。這是因?yàn)榉醇る娐吠ǔ,；谛士紤],。該電路通常以不連續(xù)模式工作，其占空比相對(duì)應(yīng)于光耦合器電流Ic較小,。從以上分析可以看出,，閉環(huán)也相對(duì)容易穩(wěn)定。以下是在不連續(xù)模式下運(yùn)行的另一個(gè)實(shí)驗(yàn)性反激電路,。實(shí)際測(cè)量了來(lái)自其光耦合器引腳4的電壓波形,。實(shí)際測(cè)得的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形如圖所示，占空比約為0.2,。
因此，在光耦合器反饋設(shè)計(jì)中,，除了根據(jù)光耦合器的特性參數(shù)設(shè)置其外圍參數(shù)外,，還應(yīng)該知道在不同占空比下選擇反饋方法存在局限性,。反饋方法1和3適用于任何占空比，而反饋方法2和4更適用于占空比相對(duì)較小的情況,。
