光耦隔离(电流保护电路)

开关电源中光耦隔离的常见连接

开关电源中反馈常用的光耦合器类型有TLP521、PC817等。以TLP521为例，介绍了这种光耦合器的特点。TLP521的初级侧相当于一个发光二极管。初级电流If越大，光强越强，次级三极管的电流Ic越大。次级三极管的电流Ic与初级二极管的电流If之比称为光耦的电流放大系数，它随温度变化，受温度影响很大。

用于反馈的光耦合器利用一次电流的变化导致二次电流的变化来实现反馈。因此，当环境温度剧烈变化时，由于放大系数的温漂比较大，反馈应尽量不通过光耦合器实现。另外，在使用这种光耦时，一定要注意外围参数的设计，使其工作在较宽的线性带内，否则电路对工作参数的敏感性太强，不利于电路的稳定工作。一般选择TL431和TLP521进行反馈。此时，TL431的工作原理相当于一个内部基准电压为2.5V的电压误差放大器，因此引脚1和引脚3之间应连接一个补偿网络。

第一种常见的连接方式如上图所示：Vo为输出电压，Vd为芯片的电源电压。Com信号连接到芯片误差放大器的输出引脚，或者PWM芯片的内部电压误差放大器(如UC3525)连接到同相放大器的形式，com信号连接到其对应的同相端引脚。注意左边的地是输出电压地，右边的地是芯片电源电压地，用光耦合器隔开。

其工作原理是当输出电压上升时，TL431的引脚1(相当于电压误差放大器的反相输入端)的电压上升，而引脚3(相当于电压误差放大器的输出端)的电压下降，光耦TLP521的初级电流if增大，光耦另一端的输出电流Ic增大，电阻R4上的压降增大，com引脚的电压减小，占空比减小，从而输出电压降低。相反，当输出电压降低时，调节过程是相似的。

如上图所示，第二种常见连接方法与第一种连接方法的不同之处在于，光耦合器的第四个引脚直接连接到芯片误差放大器的输出端，并且芯片内部的电压误差放大器必须以这样的方式连接，即利用运算放大器的特性，使非反相端的电位高于反相端的电位。当运算放大器的输出电流过大(超过运算放大器的电流输出能力)时，运算放大器的输出电压会下降，输出电流越大，输出电压下降越多。因此，在这种连接的电路中，PWM芯片的误差放大器的两个输入引脚必须连接到一个固定的电位上，同一端的电位必须高于相对端的电位，这样误差放大器的初始输出电压就高了。

工作原理是当输出电压升高时，一次电流If增大，输出电流Ic增大。由于Ic已经超过电压误差放大器的电流输出能力，com引脚电压降低，占空比降低，输出电压降低。相反，当输出电压下降时，调节过程是相似的。

常见的第三种连接方式如上图所示：除了在图3中增加了一个电阻R6，用于向TL431注入额外的电流，以防止TL431由于注入电流太小而无法正常工作之外，基本与图1类似。实际上，如果电阻值R3被适当地选择，电阻R6可以被省略。调整过程与图1中的连接基本一致。

第四个公共连接，如上图所示：这个连接类似于第二个连接，只是在com端和光耦合器的第四个引脚之间连接了一个电阻R4，其功能与第三个连接中的R6一致，其工作原理基本相同