帶光耦初級(jí)/次級(jí)隔離的典型反饋電路

帶光耦初級(jí)/次級(jí)隔離的典型反饋電路

在啟動(dòng)過(guò)程中，輸出電壓過(guò)沖是個(gè)普遍問(wèn)題。這是由被配置成集成式控制器的電壓反饋回路造成的。圖2中的電路就解釋了這一點(diǎn)。

R1, R2, C1, R3, C2, R4和R5這五個(gè)元件都是在設(shè)計(jì)的回路分析過(guò)程中選定的，目的是為了滿足運(yùn)行中控制回路的要求。在啟動(dòng)時(shí)情況各不相同。
在接通前，VOUT和Vbias都是接地的。但是，由于Vbias是由PWM（如圖1）的第一個(gè)脈沖供給的，接通時(shí)它會(huì)馬上達(dá)到預(yù)設(shè)電壓。而VOUT的電壓則必須通過(guò)一個(gè)感應(yīng)器。這樣就限制了輸出電壓VOUT的升高速率。
在通電之前，R4/C2和R1/R2接合處的電壓是接地的。這樣就確立了一個(gè)所有零電壓電容器的初始狀態(tài)。
當(dāng)Vbias升高時(shí)，由于最初的VOUT的電壓也是零，所以電流會(huì)流過(guò)R5、U2 二極管、C2和R3-C1的并行路徑以及 R1和R2的并行路徑。
流過(guò)這一路徑的電流是由Vbias上的電壓、電流路徑的阻抗、路徑中串聯(lián)電容器的偏置以及VOUT的電壓來(lái)控制的。另外，TI的TLV431等低壓并聯(lián)穩(wěn)壓器也可以控制這一電流。
在最初的幾微秒內(nèi)，由于電流大小不夠，無(wú)法改變電容器的偏置。唯一的問(wèn)題是要確認(rèn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓都是一個(gè)帶阻抗的分壓器。由于流過(guò)R4的電流是由流過(guò)光耦光電二極管的電流決定的，所以它可以忽略不計(jì)。因此，我們也可以忽略它的阻抗，通過(guò)一個(gè)二極管壓降來(lái)降低Vbias的電壓，進(jìn)而從等式中抽出二極管壓降，以便我們進(jìn)行計(jì)算。
由于VOUT此時(shí)是接地的，R1和R2就構(gòu)成了一個(gè)接地的并行組合。但是，此時(shí)它們都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于R5。這使得低壓并聯(lián)穩(wěn)壓器控制點(diǎn)高于內(nèi)部參考值，導(dǎo)致低壓并聯(lián)穩(wěn)壓器的陰極或輸出下降，直到R1和R2接合點(diǎn)的電壓達(dá)到1.25V。

由于參考電壓同時(shí)流過(guò)R1和R2（VOUT一開始時(shí)是接地的），陰極電壓會(huì)讓流過(guò)R3的電流等于流過(guò)R1和R2的電流之和。鑒于陰極電壓現(xiàn)在是由參考值控制，而且低于之前的估計(jì)值，這證明我們忽略R4是沒(méi)錯(cuò)的。如果VOUT沒(méi)有升高，電容器C1和C2就會(huì)通過(guò)R1和R2放電。這將導(dǎo)致陰極上的電壓最終升高到Vbias，而流過(guò)光耦二極管的電流則為零，帶來(lái)最大的任務(wù)周期。
但是，VOUT輸出電壓是在升高的。同時(shí)，由于流過(guò)R3的累計(jì)電流，C1上的電壓也在升高。因?yàn)榇渭?jí)端低壓并聯(lián)穩(wěn)壓器控制回路要求的任務(wù)周期大于初級(jí)端PWM軟啟動(dòng)電路要求的任務(wù)周期，初級(jí)端軟啟動(dòng)電路就會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位。輸出電壓會(huì)按照初級(jí)端軟啟動(dòng)控制設(shè)定的速率升高。
在VOUT電壓升高時(shí)，由于C1和C2電容器上的電荷累積，陰極電壓升高的速度一開始也會(huì)加快。但隨著VOUT電壓的持續(xù)增大，陰極電壓升高的速度會(huì)減慢，接著會(huì)開始負(fù)增長(zhǎng)。這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)R1到輸出的電流在下降，而且最終會(huì)反向流動(dòng)（當(dāng)VOUT電壓稍高于低壓并聯(lián)穩(wěn)壓控制器的參考電壓時(shí)）。流過(guò)R1的電流的改變會(huì)導(dǎo)致流過(guò)R3的電流下降直至反向，進(jìn)而開始驅(qū)散C1和C2上累積的電荷。參考圖3。
低壓并聯(lián)穩(wěn)壓器陰極上的電壓會(huì)因電阻器的比率、C1和C2放電的速率以及VOUT上電壓的升高而改變。它先是升高，當(dāng)VOUT的電壓超過(guò)參考值時(shí)就開始降低，VOUT電壓的上升使得電壓并聯(lián)穩(wěn)壓器陰極電壓開始下降，同時(shí)流過(guò)R1和R2接合點(diǎn)上的C1，C2和R3的電壓也下降。
低壓并聯(lián)穩(wěn)壓器的配置是一個(gè)集成的誤差信號(hào)放大器。由于啟動(dòng)的時(shí)候它的輸入電壓較低，如果一切保持不變，那么誤差信號(hào)放大器就會(huì)導(dǎo)致過(guò)沖，以補(bǔ)償當(dāng)時(shí)的下沖。這是通過(guò)C1和C2上累計(jì)的電荷表現(xiàn)出來(lái)的。圖3中的波形展示出有這些電壓存在時(shí)啟動(dòng)電路的實(shí)際響應(yīng)。