基于TL431和PC817的开关电源设计
20W小功率开关电源的毕业设计
20W小功率开关电源的设计2012年5月20W小功率开关电源的设计The Design of 20W Low-power Switching Power Supply摘要开关电源具有功耗小，效率高，稳压范围广，体积小等突出优点，在通信设备数控装置，仪表仪器影音设备，家用电器等电子电路中得到广泛应用。
TOP系列电源为美国POWER INTEGRATION公司生产的集成开关电源，具有集成度高，性价比高，外围电路简单，性能指标佳以及能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源等优点。
目前已成为国际上开发中、小功率开关电源，精密开关电源及电源模板的优选集成电路。
本论文主要有以下内容：(1) 介绍开关电源的发展史、分类及发展趋势，开关电源常用的几种控制方法。
为研究的论题—基于反激式变换器的开关电源研究作铺垫。
最后讲述了本课题的研究意义和工作内容。
(2)介绍反激式开关电源的工作原理以及 TOP223Y 芯片。
(3) 设计了基于TOP223Y芯片的单端反激式开关电源。
根据 TOP223Y 的特性给出了单端反激式开关电源的工程设计方法。
对外围电路的设计进行了分析和讨论。
(4) 对给出的具体实例电路进行仿真测试研究，得出结论并加以分析。
关键词:开关电源 TOP223Y 脉宽调制单端反激式AbstractSwitching power supply with low consumption, high efficiency, wide voltage, small advantage in communication equipment, CNC equipment, instrument audio equipment, household appliances, etc widely applied in electronic circuits.TOP U.S. power supply for series of integrated production company need to switch power, has high integration, cost-effective, outer circuit is simple, performance and can form no better efficiency of the isolated transformer switch power supply, etc. At present has become the international development of small power switch power supply, switching power supply, selection of template and integrated circuits.This paper has the following content:(1)Describes the development history, classification and development trend of switching power supply, switching power supply commonly used control methods. For the study of topic-based on the research of switching power supply for flyback converter bedding. Finally describes the significance of the subject and content of work.(2)Introduced the working principle and TOP223Y of Flyback switching power supply chips.(3)Design based on single-end Flyback switching power supply for TOP223Y chip. According to the characteristics of TOP223Y gives single-end Flyback switching power supply design. Analysis and discussion on periphery circuit design.(4)To give specific examples of circuits simulation test study concluded and analysis.Key words: switching power supply TOP223Y pulse-width modulationsingle-end flyback目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1 开关电源的分类及原理 (3)1.1 开关电源的分类 (3)1.1.1 单端反激式开关电源 (3)1.1.2 单端正激式开关电源 (4)1.1.3 自激式开关稳压电源 (4)1.1.4 推挽式开关电源 (5)1.1.5 降压式开关电源 (6)1.1.6 升压式开关电源 (6)1.1.7 反转式开关电源 (7)1.2 开关电源的基本组成和原理 (7)1.3 PWM的基本工作方式及原理 (8)2 TOP SwitchⅡ芯片介绍 (10)2.1 TOP Switch-Ⅱ系列的特点 (10)2.2 TOP Switch-Ⅱ结构组成 (11)2.3 TOP Switch-Ⅱ芯片的工作原理 (13)3 基于TOP223Y开关电源的设计 (15)3.1 技术指标和性能要求 (15)3.2 选择TOPSwitch芯片的型号 (15)3.3 TOP223Y的主要性能特点和元件选择 (15)3.3.1 TOP223Y性能特点 (15)3.3.2 线性光耦合器PC817 (17)3.3.3 可调式精密并联稳压器TL431 (18)3.4 开关电源的电路设计 (19)3.4.1 基于TOP223Y开关电源原理图 (19)3.4.2 输入整流滤波电路 (19)3.4.3 高频变压器的设计 (20)3.4.4 钳压齐纳管（VR）和阻断二极管（VD）的选择 (22)3.4.5 输出整流电路的设计 (22)3.4.6 反馈电路的设计 (23)3.5 开关电源干扰的产生及其抑制 (23)3.5.1 开关电源干扰产生的机理 (23)3.5.2 对于开关电源干扰的一些抑制措施 (25)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)绪论随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。
TL431&PC817应用
选择
R1
R2 选择 时 须
2.5V 证TL431
36V
围
压 过
R1=R2 时 1 mA
Vo=5V
PC817 : 1. 2. 传 CTR:IF=5mA,VCE=5V时 绝 传 传 导 PC817 馈 还 连续 压 压 图 图 这 压 为 50%
Viso(rms):5.0 KV 传 线 产 应
PC817
TL431
PC817 稳压 过 馈 应 TL431 说 PC817 压 问题 图 稳压 PC817
TL431,PC817
R13 1)TL431 过 2) TL431 R13
R13
虑 为2uA 为 满 为1mA R6 100 12.5K 时 虑 7.5v 时应该 时 为R17= R17= Vo-Vk /1mA 这 虑 须 导 Vk=Vr-0.7=1.8v TL431 这 R17 R17 TL431 Vo=3.3V 时R17 临 为R17= 3.3证431 为 1mA 证 TL431 Vo R17 为 压 2.5V/200uA=12.5K.
Ika =20mA TL431 结 R6
R17= Vr17/ Ir17=2.61/17=153Ω;
Vr17=15.2-2.61=12.59V 10KΩ R13 50K
470Ω
频 应 Ice
时 2
频 6mA
Ice )
过PC817
图3 压Vce TL431 围 宽
PC817 围 线 术
If
3mA
时 选PC817
Ice
4mA If 为3mA
TL431 选20mA
Vka 稳
2.5V
37V
时
Ika 负载
1mA
课程设计：反激式开关电源
U g RCD吸收电路
+
VD1
Io
Ug
+
VD1
Io
Rs
Cs N p
Ds
Ns
C + R Uo
Lm Nc
Np
Ns
C + R Uo
C1
Q
C1
Dc
-
Q
-
Ri
（a）
Ri
(b)
图 3 吸收电路
4．反激变换器的系统结构
反激式变换器的系统结构示意图如图 4 所示。由图中可以看出，一个 AC 输入 DC 输出 的反激式变换器主要由如下五部分构成：输入电路、变压器、控制电路、输出电路和吸收电 路构成。输入电路主要包括整流和滤波，将输入的正弦交流电压变成直流，而输出电路也是 整流和滤波，是将变压器副边输出的方波电压单向输出，且减少输出电压的纹波。吸收电路 如图 3 所示。所以，反激变换器的关键在于变压器和控制电路的设计。这也是本次课程设计 的重点。
3．反激变换器的吸收电路
实际反激变换器会有各种寄生参数的存在，如变压器的漏感，开关管的源漏极电容。所 以基本反激变换器在实际应用中是不能可靠工作的，其原因是变压器漏感在开关 Q 截止时， 没有满意的去磁回路。为了让反激变换器的工作变得可靠，就得外加一个漏感的去磁电路， 但因漏感的能量一般很小，所以习惯上将这种去磁电路称为吸收电路，目的是将开关 Q 的 电压钳位到合理的数值。 在 220V AC 输入的小功率开关电源中， 常用的吸收电路主要有 RCD 吸收电路和三绕组吸收电路。其结构如图 3(a)(b)所示。
U o MU g ，
I g MI o ，其中 M
Np D ，N 。 Ns N (1 D)
开关电源说明书
1、开关电源的功能组成：（1）开关管的驱动电路（UC3844及其外围电路）（2）反馈电路（TL431和光耦PC817）（3）反激式变压器设计2、设计目标●输入：DC 200~500V。
●电源输出：+24V、50mA 供电给继电器15V、450mA 运放、传感器加7805+8V、1A CPU/DSP、逻辑电路（作反馈）25V、150mA 六路驱动20V 50mA 3844供电(开关电源自启动电源) 共计11路输出3、各功能部分原理（1）驱动电路部分驱动芯片使用UC3844或UC3845，引脚功能如下：引脚1、2是运算放大器输入端。
此设计中，光耦的输出直接接UC3844的误差放大器的脚1，而反向输入端脚2直接接地。
输出电压反馈直接联接到脚1，而不是脚2，略过了UC3844的内部误差放大器，这使得电源的动态响应更快。
引脚3是限流保护引脚。
当引脚电压超过1V时，PWM输出立即被封锁。
此处设置变压器原边流不得超过1.5A(变压器峰值电流为1.6A)，由R=U/I得，R187=0.7欧。
另外在引脚3加470pf电容滤波。
R4、C5构成低通滤波器，将采到的电流信号滤波后供给3脚，提供电流反馈。
引脚4振荡频率设定端。
开关管的工作频率为40KHz.由于UC3844内部有个分频器，所以驱动MOSFET功率开关管的方波频率为芯片内部振荡频率的一半，则引脚4应设置为80KHz（UC3844最大振荡频率可为1MHz），根据计算估计公式f=1.7/RC，取R=91K,C=150PF（频率不一定设的很准，可以改变电阻值测定）。
引脚5为模拟地，引脚8是基准电压5V输出端。
引脚7是电源供电端，需15-20V。
引脚6是PWM输出端。
经一个限流电阻(100欧/0.25W)限流后驱动功IGBT，为保护功率IGBT，在脚6并联一支15V的稳压二极管。
(2)自启动电路开关电源只有交流侧供电，必须能够实现自动启动。
本设计的自启动电路如下图框内所示，基本原理是：启动过程，供电电压310V通过RR3、RR4给C125充电，当电压值达到15伏，驱动芯片UC3844开始工作，开关管正常驱动，直到变压器输出侧34输出电压稳定在20伏，整个电路系统工作，电源实现了自启动。
电子篇194-pc817和TL431结合应用中计算电阻问题
图1： R1和R3怎么样计算，本来有一个电源输出12V3A ，但是要把这个改成8V4A输出和17.1V2.11A输出的两款电源，变压器我换了，基准电压的分压电阻我也算出来，但是输出电压不稳定，我们最低交流输入电压90V ，最高264V，50至60赫兹，我们要求最高输入电压时空载功率小于0.3W，最低电压输入时空载功率小于0.1W，几分钟后空载功率一定，没有漂移现象。
但是我算不出上面电路图1中的R1、R3和图2中的R6和R17，我看了论坛里面，但是里面没有详细的讲解算法和公式，在这里发帖子，希望大哥们、老师们、工程师们给个答案。
比如我这两款电源怎么计算图1中的R1、R3和图2中的R6和R17电阻，向高手们请教，小弟先谢了，给详细计算和公式，以防我以后改别的机种，谢谢！R1的取值要保证TOP控制端取得所需要的电流，用PC817A，其CTR=0.8-1.6,取低限0.8，要求流过光二极管的最大电流=8/0.8=10mA,所以R1的值<=(12-2.5-1.2)/10=830欧,一，在稳定的情况下取大一些有助提高效率，对于R3，由于431一般要求有1mA以上的工作电流，假设R1的电流接近于零时，也要保证431有1mA，所以R3<=1.2V/1mA=1.2K，在稳定的情况下取大一些有助提高效率，还是不懂8是怎么得来的，我看CMG大师关于这个得论述中，选的是6，求王工再解释一下这个8并不是工作时候的一个值，而是一个极限值，选6跟8可能跟每个人设计的时候选择的极限情况不一样导致的。
具体是多少可能相应的IC资料中有提到，我也没具体看过。
只是看到公式能明白他要表达的意思而已。
嗯，不同的选取会得到不一样的R1，假设我选取的R1可以使流过431的电流在1~100mA，那么R1取值的不同对电路会有怎样的影响？因为电路正常工作的电流范围是有限的，假设就是0-6或0-8mA,也就是R1上电压由最小到最大变化是，电流变化值是0-8mA,而按照你选择的R1的值，如果电流也在0-8mA变化，那么Ｒ１两端电压将会变化很小，只有前面值的１／１左右，那你想想，如果输出有一个小的波动，流过Ｒ１的电流是不是变化比较大？电路是不是不容易稳定？但是，不同的R1时，电路正常工作电流范围应该是不一样的吧，我只是想保证在431的1-100mA之间，我把R1取大一点的时候，电流范围也应该会变大吧，我是这么理解的，有不对的还请王工指教，3Q。
合理应用431和817
PC817 与TL431应用(一)、817+431应用简图：(二)、817应用要点：1、817基本参数。
2、817的正向工作电流PH LED的If在1mA～10mA时，电流传输比呈线性；PH Q 的Ic的电流应在1～10mA之间时，集射电压Vce在很宽的范围内线性变化。
受PH LED电流If控制，开关脉宽调制会线性变化，PH Q 的Ic的电流也应在这个范围变化。
如果不考虑线性性能, PH LED的If可在1mA～50mA。
一般开关电源设置Ic的电流应在1mA～10mA之间。
选择CTR= 130 ～ 260, Ic=10mA，If= 10/1.3 = 7.7mA，If= 10/2.6 = 3.8mA，选择CTR= 200～ 400, Ic=10mA，If= 10/2.0 = 5.0mA，If= 10/4.0 = 2.5mA，选择CTR= 130 ～ 260, Ic=5mA，If= 5/1.3 =3.8mA，If= 5/2.6 = 1.92mA，选择CTR= 200～ 400, Ic=5mA，If= 5/2.0 = 2.5mA，If= 5/4.0 = 1.25mA，因此只选If= 1.25～ 7.7 mA左右就可以了。
3、817的正向工作电压PH LED的Vf在1.0V～1.4V，计算If电流和Ik电流要扣除该电压影响。
4、由于传输滞后和相移，以及整个电源控制的滞后和相移，电路设计中需增加提升低频增益电路（R3、C1），来压制低频纹波和提高输出调整率，即静态误差，提升相位，要放在带宽频率的前面来增加相位裕度，具体位置要看其余功率部分在设计带宽处的相位是多少，电阻和电容的频率越低，其提升的相位越高，当然最大也只有90度，但其频率很低时低频增益也会减低。
(三)、431应用要点：1、431的基本参数。
1、431的工作电流要大于1mA小于100mA。
.作为开关电源运行电流，考虑前述光耦的线性参数和偏置电流的分流，Ik设计在3mA---10mA为宜。
最详细的开关电源反馈回路设计
. '. 开关电源反馈回路设计 开关电源反馈回路主要由光耦（如PC817）、电压精密可调并联稳压器（如TL431）等器件组成。要研究如何设计反馈回路，首先先要了解这两个最主要元器件的基本参数。
1、光耦
PC817的基本参数如下表： .
'. 2、可调并联稳压器
由TL431的等效电路图可以看到，Uref是一个内部的2.5V 基准源，接在运放的反相输入端。由运放的特性可知，只有当REF 端（同相端）的电压非常接近Uref（2.5V）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF 端电压的微小变化，通过三极管VT的电流将从1 到100mA 变化。当然，该图绝不是TL431 的实际内部结构，所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431 的电路时，这个模块图对开启思路，理解电路都是很有帮助的。 前面提到TL431 的内部含有一个2.5V 的基准电压，所以当在REF 端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图2 所示的电路，当R1 和R2 的阻值确定时，两者对Vo 的分压引入反馈，若Vo 增大，反馈量增大，TL431 的分流也就增加，从而又导致Vo 下降。显见，这个深度的负反馈电路必然在Uref等于基准电压处稳定，此时Vo=(1+R1/R2)Vref。
图2 选择不同的R1 和R2 的值可以得到从2.5V 到36V 范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2 时，Vo=5V。需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431 工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1 mA 。 . '. 了解了TL431和PC817的基本参数后，来看实际电路：
图3 反馈回路主要关注R6、R8、R13、R14、C8这几个器件的取值。 首先来看R13。R13、R14是TL431的分压电阻，首先应先确定R13的值，再根据Vo=(1+R14/R13)Vref 公式来计算R14的值。
2012新版一种宽输入双管反激式开关电源的设计
根据《太阳能光伏发电系统研制技术协议》的规定，接入太阳能光伏发电系统的电池阵列在最强光照的情况下的开路电压将不能超过750V，最低不低于120V。
本文介绍的开关电源就是在120～750V的输入电压范围内能稳定地输出，从而使太阳能光伏并网发电系统能在协议规定的输入范围内稳定地为低压控制器、IGBT驱动器以及LCD供电，并使系统可靠地工作。
1电路拓扑本设计的电路拓扑结构如图1所示，图中，当VT1和VT2同时导通时，DC电源和变压器初级组成回路，变压器初级的电流上升，变压器的磁通密度从初始的剩余磁通Br上升到峰值Bw，并将能量存储在变压器中，这时，由于次级的二极管VD3的截止作用，使得变压器不能向次级传送能量；而当VT1和VT2同时关断的时候，由于反激的作用，变压器初级的电压反向，钳位二极管VD1和VD2导通，以把原边绕组的反激电压和开关管上的电压钳制在电源电压Vdc。
此时，存储在变压器的能量一部分向副边传递，另一部分通过钳位二极管返回给电容C1和C2。
因而在反激时间内，变压器的磁通密度从峰值Bw下降到剩余磁通Br。
经过一段时间，VT1和VT2又同时开通，以进入下一个周期。
整个电路通过连续地开关VT1和VT2，就可以得到稳定的直流输出。
由于实际电路的分布参数以及开关管VT1和VT2的属性并非完全相同，所以，VT1和VT2不是完全同时开关。
当VT1先关断时，变压器初级T1、VT2和VD2组成回路续流，而当VT2关断时，变压器储存的能量将向次级传送；同理，当VT2先关断，变压器初级T1、VT1和VD1将组成回路续流，并当VT1关断时，变压器存储的能量向次级传送。
与一般采用单管加控制芯片的开关电源不同的是，本设计采用了上下两个MOSFET，这样做的目的一是可以降低每个开关管上承受的电压，二是两个开关管不需要采用两个控制芯片来控制，而只用一个PWM 波就可以实现两个开关管的同时开通和关断。
图2所示是本设计的主电路图，图中，D1和D2主要防止由于反激电压串入DC电源引起DC电压波动，R1和R2取值相同，C1和C2的容值属性均相同，这样一方面可以平衡C1和C2上的电压，另一方面可以降低C1的C2的耐压。
pc817和tl431反馈稳压原理
PC817和TL431都是常用的稳压元件，它们在稳压电路中起着关键的作用。
PC817是一种具有高输入阻抗的放大器，可以提供稳定的电压输出。
TL431则是一个可调电阻，可以用于设定输出电压。
稳压原理如下：1. 首先，电源通过一个二极管对电容进行充电，此时充电电流很大，相当于短路。
当充电到一定程度后，电容的电压不会随着充电而增加，而是通过稳压元件PC817和电阻器R2对电容进行稳定输出。
2. PC817是一个具有高输入阻抗的放大器，它可以将输出电压的变化转化为输入电压的变化，从而起到稳压的作用。
同时，它还具有反向放大功能，可以将输出电压的变化进行放大并输出。
这样即使负载发生变化，也可以保证输出电压的稳定。
3. 而TL431则是一个可调电阻，可以用于设定输出电压。
它可以通过控制恒流源的电流来调节电压，当它的阴极电位发生变化时，通过的电流就会发生变化，从而调节后级负载的电压。
因此，TL431通常配合运算放大器使用，组成恒压源或恒流源控制电路。
同时需要注意以下几个要点：1. 在稳压电路中，反馈元件是关键。
PC817和TL431分别用于电压和电流反馈，将输出端的电压和电流信号反馈回调整电路，从而实现稳压效果。
2. 电阻器R2、R1和Rf是主要的固定电阻器，它们对电路中的电流和电压起到关键的调节作用。
例如，Rf在TL431中起到限流作用，同时为误差放大器提供合适的反馈信号。
3. 在实际应用中，稳压元件的选择和电路的设计需要根据具体的应用场景和需求进行优化。
例如，PC817的输入电压范围较窄，适合在5V以下的电路中使用；而TL431则具有更高的稳定性和可调性，适合在更高的电压范围内使用。
综上所述，PC817和TL431的组合在稳压电路中发挥着关键的作用。
通过放大器PC817的高输入阻抗和放大功能，以及可调电阻TL431的设定作用，可以实现对输出电压的稳定控制。
电阻器和反馈元件的设计也至关重要，需要根据具体的应用场景和需求进行优化。
TL431在开关电源中的运行原理及其典型应用
TL431在开关电源中的运行原理及其典型应用本篇文章主要对TL431在开关电源当中的应用和电路运行原理进行了介绍，并对典型电路进行了分析，并给出了TL431电路的检测方法。
希望大家通过这篇文章能够进一步了解TL431在开关电源当中的使用。
在早期的开关电源当中，组成取样的工作主要由三极管和二极管来完成。
但是由于它们在参数上差别比较大，会为调试造成一定的阻碍。
现如今，随着技术的进步，开关电源逐渐放弃了老旧的三极管和二极管，转而采用三端精密稳压源来进行取样和误差检测。
而三端精密稳压源当中的经典，就非TL431莫属了。
在三端精密稳压器内部有温度补偿的高精度并联放大器，其内部基准电压精度非常高，所有产品的典型值均为2.495V，而其误差电压范围允许为2.44~2.55V，允许工作温度范围用尾缀字母表示，C为-10~85摄氏度，I为-40~85摄氏度，M为-55~125摄氏度。
所以，无论是精度还是稳定度均非普通稳压二极管所能达到的。
在使用TL431进行设计时，我们要注意，为了让TL431内部的放大器处于线性区，要让Uka=Uref。
Ika大于1mA，内部放大器的电压小于37V，其最大功耗为500mW~1W。
一般开关电源中的误差放大器，功耗是不可能达到500mW的。
TL431的用法很多，如果将R端与K端连接，即等效一只2.5V/100mA的高精度稳压二极管。
另外，TL431还可以组成2.5V~36V的可调并联稳压电源。
由TL431组成的取样电路，由于其内部比较器具有极高的增益，在使放大器动作时，取样电路仅需输入4微安以下的电流即可，因此对取样分压器的影响极小。
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TL431是由美国德州仪器（TI）和摩托罗拉公司生产的2.5～36V可调式精密并联稳压器。
其性能优良，价格低廉，该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，可广泛用于单片精密开关电源或
精密线性稳压电源中，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管。此外，TL431还能构成电
压比较器、电源电压监视器、延时电路、精密恒流源等。
TL431大多采用DIP-8或TO-92封装形式，引脚排列分别如图1所示。3 个引脚分
别为：阴极（CATHODE）、阳极（ANODE）和参考端（REF）。图中，A为阳极，使用时
需接地；K为阴极，需经限流电阻接正电源；UREF是输出电压UO的设定端，外接电阻分
压器；NC为空脚。
由TL431的等效电路图可以看到，Uref是一个内部的2.5V 基准源，接在运放的反相
输入端。由运放的特性可知，只有当REF 端（同相端）的电压非常接近Uref（2.5V）时，
三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF 端电压的微小变化，通过三极
管VT的电流将从1 到100mA 变化。当然，该图绝不是TL431 的实际内部结构，所以
不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431 的电路时，这个模块图
对开启思路，理解电路都是很有帮助的。
前面提到TL431 的内部含有一个2.5V 的基准电压，所以当在REF 端引入输出反馈
时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图2 所示的电路，当
R1 和R2 的阻值确定时，两者对Vo 的分压引入反馈，若Vo 增大，反馈量增大，TL431
的分流也就增加，从而又导致Vo 下降。显见，这个深度的负反馈电路必然在Uref等于基
准电压处稳定，此时 Vo=(1+R1/R2)Vref。
选择不同的R1 和R2 的值可以得到从2.5V 到36V 范围内的任意电压输出，特别地，
当R1=R2 时，Vo=5V。需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431 工作的必要条件，
就是通过阴极的电流要大于1 mA 。
通用光电耦合器PC817
特点:
1. 电流传输比 CTR:IF=5mA,VCE=5V时最小值为 50%
2. 输入和输出之间的隔绝电压高Viso(rms):5.0 KV
普通光电耦合器只能传输数字信号（开关信号），不适合传输模拟信号。线性光电耦合
器是一种新型的光电隔离器件，能够传输连续变化的模拟电压或电流信号，这样随着输入信
号的强弱变化会产生相应的光信号，从而使光敏晶体管的导通程度也不同，输出的电压或电
流也随之不同。
PC817光电耦合器不但可以起到反馈作用还可以起到隔离作用。其内部框图如图所示。
PC817的基本参数如下表：
TL431 和PC817配合使用
开关电源的稳压反馈通常都使用TL431 和PC817，如输出电压要求不高，也可以使
用稳压二极管和PC817，下面我来通过以下典型应用电路来说明TL431,PC817 的配合问
题。电路图如下：
R13 的取值，R13 的值不是任意取的，要考虑两个因素：
1)TL431 参考输入端的电流，一般此电流为2uA 左右，为了避免此端电流影响分压比
和避免噪音的影响，一般取流过电阻R13 的电流为参考段电流的100 倍以上，所以此电
阻要小于2.5V/200uA=12.5K.
2)待机功耗的要求，如有此要求，在满足《12.5K的情况下尽量取大值。
TL431 的死区电流为1mA，也就是R6 的电流接近于零时，也要保证431 有1mA，
所以R3<=1.2V/1mA=1.2K 即可。除此以外也是功耗方面的考虑，R17 是为了保证死
区电流的大小，R17可要也可不要，当输出电压小于7.5v 时应该考虑必须使用，原因是
这里的R17 既然是提供TL431死区电流的，那么在发光二极管导通电压不足时才有用，
如果发光二极管能够导通，就可以提供TL431 足够的死区电流，如果Vo 很低的时候，计
算方法就改为R17=（Vo-Vk）/1mA（这里Vk=Vr-0.7=1.8v）； 当Vo=3.3V 时R17
从死区电流的角度看临界最大值R17=（3.3-1.8）/1mA=1.5k，从TL431 限流保护的
角度看临界最小值为R17=（3.3-1.8）/100mA=15Ω。 当Vo 较高的时候，也就是Vo
大于Vk+Vd 的时候，也就是差不多7.5v 以上时，TL431 所需的死区电流可以通过发光
二极管的导通提供，所以这是可以不用R17。
R6 的取值要保证高压控制端取得所需要的电流，假设用PC817（U1-B），其
CTR=0.8-1.6,取低限0.8，要求流过光二极管的最大电流=6/0.8=7.5mA,所以R6 的值
<=(15-2.5-1.2)/7.5=1.5K,光二极管能承受的最大电流在50mA 左右，TL431 为
100mA，所以我们取流过R6 的最大电流为50mA，R6>（15-2.5-1.3)/50=226 欧姆。
要同时满足这两个条件：226＜R6。
有的电路设计中增加提升低频增益电路，用一个电阻和一个电容串接于控制端和输出
端，来压制低频（100Hz）纹波和提高输出调整率，即静态误差，牡电就是提升相位，要
放在带宽频率的前面来增加相位裕度，具体位置要看其余功率部分在设计带宽处的相位是多
少，电阻和电容的频率越低，其提升的相位越高，当然最大只有90 度，但其频率很低时低
频增益也会减低，一般放在带宽的1/5 初，约提升相位78 度。
流过U1-A 的电流Ic 的电流应在2－6mA 之间，开关脉宽调制会线性变化，因此
PC817 三极管的电流Ice 也应在这个范围变化。而Ice 是受二极管电流If 控制的，我们
通过PC817 的Vce 与If 的关系曲线(如图3 所示)可以正确确定PC817。
从图3 可以看出，当PC817 二极管正向电流If 在3mA 左右时，三极管的集射电流
Ice 在4mA左右变化，而且集射电压Vce 在很宽的范围内线性变化。符合控制要求。因
此可以确定选PC817 二极管正向电流If 为3mA。再看TL431的要求。从TL431 的技
术参数知，Vka 在2.5V－37V 变化时，Ika 可以在从1mA 到100mA 以内很大范围里
变化，一般选20mA 即可，既可以稳定工作，又能提供一部分死负载。因此只选3-5mA
左右就可以了。
确定了上面几个关系后，那几个电阻的值就好确定了。根据TL431 的性能，R11、R13、
Vo、Vr有固定的关系：Vo=(1+ R11/R13) Vr
式中，Vo 为输出电压，Vr 为参考电压，Vr＝2.50V，先取R13 值，例如R13＝10k，
根据Vo 的值就可以算出R11 了。
再来确定R6 和R17。由前所述，PC817 的If 取3mA，先取R6 的值为470Ω，
则其上的压降为Vr6＝If* R6,由PC817 技术手册知，其二极管的正向压降Vf 典型值为
1.2V，则可以确定R17 上的压降Vr17＝Vr17+Vf，又知流过R17 的电流Ir17＝Ika－
If，因此R17 的值可以计算出来： R17=Vr17/ Ir17= (Vr6+Vf)/( Ika－If)
根据以上计算可以知道TL431 的阴极电压值Vka，Vka＝Vo’－Vr17，式中Vo’取值
比Vo 大0.1－0.2V 即可。
举一个例子，Vo＝15V,取R13=10k，R11＝（Vo/Vr-1）R13=(12/2.5-1)*10=50K;
取R6＝470Ω，If＝3mA，Vr6＝If* R6＝0.003*470＝1.41V；Vr17＝Vr1+Vf＝
1.41+1.2＝2.61V;
取Ika =20mA，Ir17＝Ika－If＝20－3＝17，R17= Vr17/ Ir17=2.61/17=153Ω;
TL431 的阴极电压值Vka，Vka＝Vo’－Vr17=15.2-2.61=12.59V
结果：R6＝470Ω、R17＝150Ω、R11＝10KΩ、R13＝50K。