开关电源中的“神器”-TL431过压保护电路如何计算?

TL431想必大家都不陌生吧!核桃在实际项目中也经常用到这个芯片,好用还便宜,谁不爱。和三极管长的很像,千万不要以为他是三极管。

那开关电源中的过压保护电路是如何用TL431来实现呢?(注:这里暂时不展开讲解过压自锁电路,后期抽空再给大伙出一期专门讲这个

我们先看电路,如下图1所示:(计算在文章后面

图1

要计算图1的各个器件的参数,首先需要先了解TL431到底是何方神圣,如此收大众所爱!

接下来大白话讲解:

如上图所示,左边是稳压二极管,右边就是TL431,那稳压二极管和TL431有何区别呢?

我们都知道,稳压二极管是固定稳压某一个电压值的,这个值是无法改变的,要想改变只能更换型号,而TL431就不一样了,多出来的R极可以理解为调节稳压值的调节端,通过调节R端的电压,即可调节TL431的稳压值了。具体我们在看一下手册,如下图所示:

手册中的可编程指的可不是TL431可以用程序来控制,大伙不要误解,而是可以通过外部两个电阻将输出电压设置在2.5V~36之间,这个2.5V就是Vref。而且TL431内部的基准电源也为2,5V,如下图功能方框图所示:

从功能方框图中可以看出,当外部的R极电压大于2.5V时,也就是大于内部的Vref(约等于2.5V)时,内部的运算放大器就会输出高电平,从而驱动三极管导通(导通后TL431的Cathode和Anode两端电压约为1.9V),电流就会从C(K极)流向A极,那开关电源的过压保护电路就是利用这个原理:

当REF的电压小于Vref(2.5V)时,TL431表现为高阻态,几乎无电流流过。

当REF的电压大于Vref(2.5V)时,TL431表现为低阻态,电流从阴极流向阳极。

好,我们再看回图1

图1

一般的过压保护电路,保护电压通常设计在正常电压的1.1~1.5倍,太低了很容易误动作。比如图1的5V过压保护电路,保护电压为5.6V,6.8V或者7.5V都是没有问题的。

我们假设选择6.8V作为保护电压。

我们先定R1和R2的阻值,流过R1和R2的电流不需要太大,这两个电阻主要是起分压的角色,电流取小点,两个电阻的发热量就可以忽略不计了,假设我们取流过R2的电流为1mA,则可得:

R2=2.5V/1mA=2.5K (取2.5V为临界值进行计算)2.5K不是常用的阻值,故我们选择2.7K。

知道了R2和流过R1,R2的电流,根据电阻分压计算公式很容易就可以得出:

设流过R1和R2的电流为Ia,Ia=2.5V/R2=2.5V/2.7K

6.8V=Ia*(R1+R2)可算出R1=4.64K 取标称值R1=4.7K

我们知道光耦发光二极管导通都是需要电压和电流的,可查看PC817的手册:

光耦里面的发光二极管其实和我们实际使用的发光二极管(LED)驱动原理都是一致的,一般来说电流5mA~10mA就可以点亮了。考虑到寿命,我们取5mA即可满足要求。

那流过R3的电流就是5mA,设这个电流为Ib,如下图所示:

上面我们说过,TL431导通后Cathode和Anode两端电压约为1.9V

所以上图中的UKA=1.9V

加上光耦里面的发光二极管导通压降为1.2V,故可以得到电阻R3:

R3=(5V-(1.2V+1.9V))/Ib=330Ω

那R4的作用是什么?

知道的小伙伴欢迎评论区留言,大家一起进步。

好了,这章就先写到这吧!

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  • dy-Wn7fweE9 02-26 09:05
    所以R4的作用是什么
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