我们在设计反馈环路的时候，首先需要详细阅读器件规格书，实际上环路设计就是一个器件运用的过程，了解器件的“脾气”才能避免走弯路。今天就给大家全面的分析光耦和431的组合器件外围参数计算，知其然还要知其所以然。
本次内容主要分以下三个部分：
1、TL431偏置电流
2、分压电阻
3、光电耦合器
一、TL431偏置电流
TL431 需要最小的偏置电流才能满足其数据表参数。 该电流必须大于 1 mA。 如果未能正确偏置器件，则可能会发生严重的开环增益退化。 图 1显示了带偏置和不带偏置的实际电源行为。 在没有偏置的情况下，可以清楚地看到电压-电流图弯曲，这是输出阻抗不佳的结果。 当我们注入正确水平的偏置电流时，曲线呈现出更好的形状。
图1 未能正确偏置 TL431 会导致开环增益下降，从而增加输出阻抗。
通常，设计人员认为 RLED 设置了 TL431 中的偏置电流。 这是不正确的。偏置电流仅由初级侧的反馈电流和光耦CTR 设置。 例如，如果您的直流点施加 600 uA 的初级反馈电流和 150% 的 CTR，那么流经次级侧 RLED 的电流将为 400 uA，远低于最小偏置电流。 为了增加独立于调节环路的偏置电流，图2和3显示了两种可能的配置：
图2 完整的外部偏置的反馈电路。
从连接到输出电压的电阻器强制外部偏置电流，一旦输出电压开始上升，它就会偏置TL431。
图3 与光耦合器 LED 并联放置的电阻器可提供简单的恒流参考。
使用 LED 正向压降 (1 V) 来实现偏置 TL431 的恒流发生器。 设计人员通常会在那里放置一个 1k 电阻。 由于偏置仅在 TL431 开始激活时发生（当 Vout 达到其目标时），因此可能会引起轻微的过冲。 该解决方案的主要优点在于其设计简单。
如图2，需要从输出连接一个电阻器 Rbias，并在 TL431 内部施加一个独立于 LED 路径的电流。因此，反馈回路不受此电阻器的影响。另一种解决方案是在初级侧强制使用更高的反馈电流，但 LED 电流仍将取决于 CTR 变化（见下文）。为了更好地理解如何计算 Rbias，图 4提供了对起作用的器件的分析。
图4 在没有外部偏置的情况下，光耦合器集电极电流与 CTR 一起固定 LED 中的电流。
在初级侧，我们可以看到一个上拉电阻连接到内部 Vdd 轨（对于集成电路通常为 5 V）和一个通过分压器的反馈引脚（通常是 UC384X 系列）。由于有源钳位（齐纳模型），该分压器的输出不能摆动超过 1 V：这是在没有反馈闭合的情况下控制器施加的最大电流设定点（在短路、启动序列、等等。）。因此，如果电流引脚连接到 1 个电阻器，则允许的最大峰值电流为 1 A。因此，反馈引脚（节点 VFB）上的有用动态限制在 Vce(sat) 和 3 V 之间。高于 3 V，当 1 V 齐纳钳位被激活时，反馈引脚不能施加更多电流。集电极电流在最小值和最大值之间变化：
光耦合器还受不同制造商批次、温度、集电极电流、老化等因素的电流传输比影响很大。 以下是 10、1（括号之间）和 5 mA 偏置电流的流行离线光耦合器的一些典型 CTR 变化：
正如所观察到的，变化非常大！ 在探索对反馈循环的影响时，应该注意这些。 因此，根据 CTR 和反馈水平，一定的电流 IL 将流入 LED。 最坏的情况对应于方程。 (3-82)，即输出端提供的最大功率。 如果控制器采用不同的布置（图5中的公共集电极配置或并联稳压器），则原理保持不变：确定最低初级反馈电流条件以查看 LED 上的偏置变化。 坚持共发射极配置，LED 看到的电流取决于光耦合器 CTR：
当然，这是施加最低 LED 电流的最大 CTR。 在没有外部偏置条件的情况下，TL431 中的电流循环可能低至上述等式的结果。 为了强制更大的电流，让我们计算必要的 Rbias 值：
代入得：
该附加电流将迫使 Ibias IL 在 TL431 内部循环。 光耦合器 LED 的正向电压约为 1 V。 我们现在可以通过一个实际示例计算电阻器：
Vout =12 V
RLED =2.2 k
Rpullup=20 k
Vdd =4.8 V
SFH-615A-1, CTRtyp =30% (bias current of 1 mA)
Optocoupler Vce(sat) =200 mV
Vf =1 V
bias current =2 mA
图5 右侧的直流电源确认了正确的偏置电平。
图 5表示一个简单的模拟电路，它有助于验证计算： TL431 中的电流循环对应于我们想要的，最小 2 mA。 器件将看到的最大电流出现在输出过冲条件下，即当阴极电压下降到 2.5 V 以迫使转换器猛烈制动时。 如果由于任何原因输出电压过冲至 15 V，则 TL431 看到的电流将为
这低于 TL431 接受的最大电流 (Imax 100 mA)，此外，该电流的最大部分 (24.8 mA) 不穿过 LED，而是穿过 Rbias。
查看 RLED 如何适合电路的最后一个等式是检查当转换器需要制动时是否有足够的电流在 LED 中流通。 在图 4中，将反馈引脚拉低所需的最大电流由等式Iopo，max定义。 最坏的情况发生在 CTR 最低的情况下，在 LED 中施加最大的电流。 因此，一旦根据等式计算 RLED。 设计者必须检查以下等式：
根据光耦合器参数表，最小 CTR 为 13%（1 mA 偏置电流），上述等式给出了以下数值结果： 3.86 mA > 1.76 mA 这是可以的。 如果无法达到正确的电流水平，则需要选择提供更好 CTR 范围的光耦合器。 请注意，控制器端的大上拉电阻自然会带来大的 RLED 值，尤其是在不需要大量增益的情况下。 与其选择更好的 CTR 光耦合器，还可以通过在 FB 引脚和 Vcc（共发射极配置）之间或从 FB 引脚到地之间连接一个电阻来减少控制器上拉电阻（在共集电极配置的情况下）。
当围绕 TL431 设计补偿电路时，上述不等式为主要限制因素，尤其是对于类型 3 配置。 这是因为中频带增益取决于 LED 电阻器，并且作为上拉电阻器的函数，它可以强制采用大 LED 电阻器值，导致无法操作。 因此需要几次迭代来改变穿越频率（不同的中频增益）或通过连接一个与其并联的外部电阻来改变内部上拉电阻（例如，从 FB 引脚到参考电压或 Vcc 的另一个上拉）。