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开关电源的开关管如何确定好坏——开关电源环路笔记(11)-TL431电路的几个电阻的取值

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一、开关电源的开关管如何确定好坏

1、测量极间电阻。将万用表置于R×100或R×1K挡,按照红、黑表笔的六种不同接法进行测试。其中,发射结和集电结的正向电阻值比较低,其他四种接法测得的电阻值都很高,约为几百千欧至无穷大。但不管是低阻还是高阻,硅材料三极管的极间电阻要比锗材料三极管的极间电阻大得多。

2、三极管的穿透电流ICEO的数值近似等于管子的倍数β和集电结的反向电流ICBO的乘积。ICBO随着环境温度的升高而增长很快,ICBO的增加必然造成ICEO的增大。而ICEO的增大将直接影响管子工作的稳定性,所以在使用中应尽量选用ICEO小的管子。

扩展资料:

在电阻挡测量电阻。电阻值变化很大,从几毫欧(mΩ)的接触电阻几十亿欧姆的绝缘电阻。许多数字多用表测量电阻小至0.1欧姆,某些测量值可高至300兆欧(300,000,000ohms)。极大的电阻,福禄克多用表会显示“OL”,表示被测电阻大的超过了量程。测量开路时,会显示“OL”。

必须在关掉电路电源的情况下测量电阻,否则对表或电路板会有损坏。某些数字多用表提供了在电阻方式下误接入电压信号时进行保护的功能。不同型号的数字多用表有不同的保护能力。

参考资料来源:百度百科-数字万用表

二、各位高手,请问开关电源里面的那个采样电阻怎么去算啊???谢谢指点_百度...

首现确定你的采样电压范围,决定你的采样电阻的阻值大小,阻值尽量小一点,以减少上面的损耗。然后由采样电阻上面通过的最大电流决定该采样电阻的功率大小。

开关电源环路笔记(11)-TL431电路的几个电阻的取值

原创2022-11-2711:41·硬件工程师炼成之路上次文章发出来后,有兄弟留言,让说说几个电阻的取值,就是下图的Rled,Rbias,R1,Rlower等。那么就写写吧,毕竟,这个电路确实用得非常多,实际工作中确实也需要知道这个。




从上一节我们知道,这里面一些电阻是跟环路相关的。不过在设计的时候,我们首先需要保证的不是环路,而是这个电路能不能工作起来,也就是说要给TL431合适的偏置。这个应该很容易理解吧,类似三极管放大,前提也是要给对直流偏置。


TL431工作前提条件


TL431工作主要有下面几点要求(以Ti的TL431C为例):

1、Vka>2.5V,Vka<36V

2、Ika>1mA,Ika<100mA,Iled<50mA

3、I分压电阻电流>100*Iref


那么这几个要求咋来的呢?


Ika,Vka可以直接从手册中看出来




不过手册中Vka只写了电压上限,那么我说的Vka>2.5V怎么来的呢?


其实可以从TL431内部框图(规格书中有)中看出来,正常工作时,下面这个管子工作在了放大区,那么图中所示的三极管的集电极电压要比基极电压要大,即Cathode的电压要比Vref的电压要高,我们知道工作的时候Vref=2.5V,所以就有了Vka>2.5V。(Vka就是Cathode和Anode之间的电压)




Ika<100mA好理解,芯片电流大了,必然会发热,因此必须有个上限,像这种sot23封装的,电流上限一般也就在这个级别。


Ika>1mA,这是因为TL431工作时要满足静态偏置电流,这是其工作的条件。详细原因在我们前面的章节“TL431稳压是如何做到和温度基本无关的”里面有说。


Iled<50mA,Iled指的是光耦的电流,以PC817为例,发光管最大电流为50mA。


那么I分压电阻电流>100*Iref呢?




一般我们输出电压是由分压比决定的,就是R1/Rlower,输出电压的计算公式是Vout=2.5V*(1+R1/RLower),可以看出,这是将Iref忽略掉了。要想能忽略掉Iref,那么就需要Iref<100*Ilower。


首先,看Rlower的大小


根据ILow>100*Iref,一般普通Iref为2uA,因此Ilow>0.2mA。Rlower一头接GND,另外一头是Vref电压,为2.5V,所以Rlower两端电压是2.5V,电流是I=2.5V/Rlower>0.2mA,所以Rlower<12.5K。


不过我们需要知道,Rlower越小,那么电流也就越大,功耗越高,很多产品都对静态功耗有要求,因此Rlower需要尽量选大一点的阻值,所以常规都是10K左右的阻值。如果追求极致的功耗,希望进一步减小偏置电路的功耗,也可以选择静态电流小的TL431,比如我看到ti有Iref=0.03uA的低静态电流ATL431。


其次,R1的取值


选定Rlower后,根据目标输出电压Vout,有公式,Vout=2.5V*(1+R1/RLower),就可以计算R1的值了。


Rbias的取值


Rbias的取值是根据条件Ika>1mA来的,偏置电阻Rbias的目的是为了给TL431足够的静态电流Ika,Ika=Iled+Irbias(注:Zc这个网络里面是有电容隔直的,因此静态电流为0,不用计算该分支的电流),Iled是动态变化的,可能会很小,因此我们只需要保证Rbias的电流Irbias>1mA足够大,那么就可以保障Ika>1mA。


当光耦的发光二极管导通时,其导通压降一般在1V~1.2V左右(以下图PC817为例)。




发光二极管导通压降就是Rbias的压降,因此,Rbias两端电压范围也是1V~1.2V。所以Rbias的最小电流是:Irbias=1V/Rbias。


由前面知道,这个电流需要满足Irbias=1V/Rbias>1mA,因此Rbias<1K。虽说我这里写的是小于号,不是大于等于。不过一般取1K也就够了,因为首先LED的导通压降一般实际是要大于1V的,另外静态电流1mA本身也是有裕量的,可能因为这两个原因,我们常见的Rbias也就是1K。


Rled的取值


Rled的取值是根据Ika<100mA,Iled<50mA可以得到Rled的最小值。


由图可知,TL431的电流等于Rled的电流,即Ika=Irled。下公式中,Vf为光耦发光管的压降

Ika=(Vout-Vf-Vka)/Rled


在任何情况下,我们都不能让流过TL431的电流超过100mA,否则可能就烧坏了。TL431导通时,两端电压Vka>2.5V,Vf为1V~1.2V。同时,光耦的LED发光管电流也有上限,以PC817为例,最大允许电流为50mA。当光耦电流为50mA时,显然TL431没有超过100mA,所以最终我们保证Led的电流不超过50mA即可。


当Vka=2.5V,Vled=1V时,有最大的Ika,此时Ika(max)=(Vout-3.5V)/Rled<50ma(忽略1ma左右rbias电流)。假如vout=12v,得到rled>170,此电阻值即为Rled的最小值。


那么Rled的最大值如何求呢?


在LED流过最大电流的时候,光耦的电流也能达到最大Ic(max),这个时候光耦要能够饱和导通。这是因为,如果我TL431已经将LED调到最大电流了,结果初级侧还无法将占空比调到目标值,那么也就失效了。光耦ce的电流与发光管的电流Iled成正比,所以发光管的电流Iled必须要足够大,满足:

IRled(max)-IRbias>Ice(max)/CTRmin-----(1)


下面就来求Iled(max),IRbias,Ice(max)


IRled(max):

易知,在TL431的Vka=2.5V时,电阻Rled有最大的电流,表达式为:

IRled(max)=(Vout-Vfmax-2.5V)/Rled-----(2)

Vf为光耦发光管的导通电压,范围为1~1.2V左右


Ice(max):

Ice(max)=(Vdd-Vcesat)/Rpullup------(3)

其中Vcesat为饱和压降。


IRbias:

IRbiasmax=Vfmax/Rbias------(4)

Vf为光耦发光管的导通电压,范围为1~1.2V左右


根据上面的公式1~4,得到Rled的最大值为:




当Vout=12V,Vfmax=1.2V,Vdd=5V,Rpullup=4.99K,CTRmin=1,Vce(sat)=0.3V时,可求得:

Rled<3.88KΩ




至此,我们已经求得了Rled的最大值和最小值,即:170Ω<Rled<3.88K。


相关电阻是不是取值在这之间就行呢?


当然,是不行的,以上只是考虑了最基本的条件。要知道,这些电阻值还跟功耗相关,如果电阻取值过小,那么功耗可能会高。


另外,从上一节“TL431及光耦传递函数的推导”可知,R1,Rbias,RLED,Rpullup还跟环路的传递相关。这些电阻的不同的取值,也会影响整个系统的运行。以上电阻的取值范围,只能说是系统工作的必要条件,但不是充分条件。


小结


以上就是本次的内容,大致说了下几个电阻的取值范围来源,不过需要注意,就TL431和光耦的电路,也有几种不同的结构。


比如有的Rbias是直接拉到Vout,并不是跨接到光耦的LED两端,也有使用稳压管提供偏置的。不同的电路,自然有各自的优劣势,电阻计算公式也有所差异,不过如果理解了计算过程,应该都不是问题。


以上纯属个人想法,不一定对,有问题可以留言交流。

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开关电源电阻值确定
发布人:yy90299815 发布时间:2025-04-13