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电源设计小贴士23:如何利用TL431改善瞬态负载及线路响应
有趣的是,有两条光耦合器相关反馈通路;一条通过TL431,另一条与输出电压R8连接相关联。TL431通路很明显,因为输出电压的采样被拿来与参考电压比较、放大,然后用于驱动光耦合器。R8连接很容易看见,通过R8的电流是输出电压和TL431负极电压之间的差。通过R8的电流随输出电压成比例变化,而与TL431负极电压无关。如果输出电压要上升,则电阻和光耦合器二极管的电流就会增加,从而降低输出电压。
图1:光耦合器的R8连接改善了瞬态响应。
点击进入第二页:电源控制环路的简化结构图
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图2显示了电源控制环路的简化结构图。该系统由两个减法函数组成,每个函数后面均是正向增益模块。在第一个减法中,将输出电压与参考电压比较,而误差信号被TL431放大。之后,从放大误差中扣除输出电压。然后,这种差异通过系统的剩余增益,包括电压到电流转换(R8)、电流控制电流源(光耦合器)、电流到电压转换(R16),并继续通过电源其他部分到输出。
图2:R8连接提供了两个反馈连接。
在众多方法中,结构图是较为独特的一种。首先,有两个环路,而总的来说大多数人都想看到一个。您可能会说确实有两个以上的环路,因为误差放大器附近的补偿形成一个环路,而功率级(其可能为电流模式控制)会有另一个环路。它仅以简化形式呈现。第二件有趣的事情是反馈电路中没有输出电压调节,例如:电阻分压器等。右手侧环路中,正是这种情况,因为TL431输出直接与R8的输出电压比较。在左侧的情况中,其并不十分清楚。在与参考电压比较以前,输出电压就被分流。然而,正如我们在前面的《电源设计小贴士》文章中所指出的一样,这种分压在增益表达式中并未最终结束。
那么我们为什么要用第二个环路来使设计复杂化呢?答案就是为了改善系统的瞬态响应。在单环路设计中,在其受到系统其余部分影响以前,所有扰动都一定会通过误差放大器传播。利用这种双环路方法,误差放大器在高频下有效地被分路,快速生成误差信号以用于系统的其他部分。通过连接R8顶端至一个线性稳压器,可以去除这种“内部”环路。这样或许可以简化稳定反馈环路的工作,但需要更多的组件、更高的成本以及一个更慢的环路。
作者:Robert Kollman
德州仪器(TI)
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