集成稳压开关电源电路图及系统设计 第3页

集成稳压开关电源电路图及系统设计 第3页
采用浮地的目的是将电路或设备与公共接地系统，或可能引起环流的公共导线隔离开来，浮地还可以使不同电位间的电路配合变得容易。实现电路或设备浮地的方法有变压器隔离和光电隔离。浮地的最大优点是抗骚扰性能好。
    浮地的缺点是由于设备不与公共地相连，容易在两者间造成静电积累，当电荷积累到一定程度后，在设备地与公共地之间的电位差可能引起剧烈的静电放电，而成为破坏性很强的骚扰源。
    一个折中方案是在浮地与公共地之间跨接一个阻值很大的释放电阻，用以释放所积累的电荷。注意控制释放电阻的阻值，太低的电阻会影响设备泄漏电流的合格性。
   （2）混合接地
    混合接地使接地系统在低频和高频时呈现不同的特性，这在宽带敏感电路中是必要的。电容对低频和直流有较高的阻抗，因此能够避免两模块之间的地环路形成。当将直流地和射频地分开时，将每个子系统的直流地通过10-100uF的电容器接到射频地上，这两种地应在一点由低阻抗连接起来，连接点应选在最高翻转速度(di/dt)信号存在的点。
b.设备接大地
    在工程实践中，除认真考虑设备内部的信号接地外，通常还将设备的信号地，机壳与大地连在一起，以大地作为设备的接地参考点。设备接大地的目的是：
   （1）保证设备操作人员的安全。
   （2）释放机箱上所积累的电荷，避免电荷积累使机箱电位升高，造成电路工作的不稳定。
   （3）避免设备在外界电磁环境的作用下使设备对大地的电位发生变化，造成设备工作的不稳定。
 由此可见，设备接大地除了有对人员安全、设备安全的考虑之外，也是抑制骚扰发生的重要手段。
2.5软启动电路的设计
    1.光耦反馈式软启动电路
    增加软启动电容Css可消除上电瞬间对电路造成的冲击，使输出电平平滑的升高。两种光耦反馈式软启动单元电路分别如图 2-9a b所示.图2-9a是配给稳压管的光耦反馈电路增加软启动电路。图2-9b是给精密光耦反馈电路增加软启动电容。Css可限制光耦中发光二极管导通时的尖峰电流，进而限制了占空比。正常工作时Css起不到作用，断电后Css经R2放电。软启动电容可采用4.7-47uF的电解电容器。                  
                       图2-9 两种光耦反馈式软启动电路
                              a 普通光耦反馈电路    b精密光耦反馈电路

 2.基本反馈式软启动电路
    利用软启动电容可消除基本反馈式单片开关电源中的开启尖峰电压，单元电路如图2-10所示。当TOPSwitch瞬间导通时，软启动电容Css可增大控制端电流Ic，从而限制了占空比，使输出电压趋于稳定。关闭电源时Css就通过电阻Rd放电。                 
                         图2-10 基本反馈式软启动电路
第二节 单片开关电源关键外围器件的选择 
在研制开关电源时，不仅要设计好电路，还要必须能正确选择器件。单片开关电源的外围元件大致可分为三大类：第一类是通用元器件，包括电阻、电容、整流桥或整流管、稳压管。第二类是特种半导体器件，主要有TL431型可调试精密并联稳压器、EMI滤波器、光耦、瞬态电压抑制器、超快恢复二极管、肖特基二极管、熔断器、自恢复容丝。第三类为磁性材料，如高频变压器磁心、电磁线、磁珠等等。
2.1 TL431型可调式精密并联稳压器
TL431是由美国德州仪器公司(TI)和摩托罗拉公司生产的2.50～36V可调式精密并联稳压器。其性能优良，价格低廉，可广泛用于单片精密开关电源或精密线性稳压电源中，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。目前在单片精密开关电源中，普遍用它来构成外部误差放大器，再与线性光耦合器组成隔离式光耦反馈电路。
TL431系列产品包括TL431C.TL431AC.TL431AI.TL431M.TL431Y,共6种型号。它属于三端可调试器件，利用两只外部电阻可设定2.50-36V范围内的任何基准电压值。TL431的动态阻抗低，其典型值为0.2欧。阴极工作电压Uka的允许范围是2.50～36V，阴极工作电流Ika=1～100mA。TL431大多采用DIP-8或TO-92的封装形式，管脚排列分别如图2-13所示。图中A为阳极，使用时需接地。K为阴极，需经限流电阻接电源。Uref是输出电压Uo的设定端，外接电阻分压器。NC为空脚。TL431的等效电路见图2-13c,，主要包括4部分：①.
                           图2-13 TL431的管脚排列及等效电路
                            a DIP-8封装       b 等效电路
误差放大器A，其同向输入端接从电阻分压器上得到的取样电压，反向输入端则接内部2.5V基准电压Uref，并且设计的UREF=Uref,UREF端常态下应为2.5V，因此称基准端：②.内部2.5v(准确值为2.495V)基准电压源Uref;③.NPN型晶体管VT，它在电路中起到调节负载电流的作用；④.保护二极管VD，可防止因K-A间电源级性接反而损坏芯片。TL431的电路符号和基本接线如图2-14所示。它相当于一只可调试齐纳稳压管，输出电压由外部精密电阻R1和R2来设定，有公式
Uo=Uka=(1+R1/R2)Uref                                2-11
R3是Ika的限流电阻。TL431的稳压原理可分析如下：当由于某种原因使Uo升高时，取样电压Uref也随之升高，使UREF>Uref ,比较器输出高电平，令VT导通，Uo下降。反之，Uo下降导致UREF下降UREF<Uref进而比较器再次翻转，输出变成低电平导致VT截至输出电压Uo上升。这样循环下去，从动态平衡的角度来看，就迫使Uo趋于稳定，达到了稳压的目的，并且UREF=Uref.
                          图2-14 TL431的电路符号与基本接线
 a 电路符号  b 基本接线
  TL431可广泛应用于单片开关电源中，作为外部误差放大器，构成光耦反馈式电路。其工作原理是当输出电压发生波动是，经电阻分压后得到的取样电压就与TL431中的2.5V带隙基准电压进行比较，在阴极上形成误差电压，使发光二极管的工作电流If发生变化，再通过光耦去改变控制端电流Ic的大小，调节TOPSwitch的输出占空比，使Uo 不变，达到稳压的目的。
2.2 线性光耦合器 
 光耦合器(optical coupler)。它是以光为媒介来传输电信号的器件。通常是把发光器与受光器封装在同一管壳内。当输入端加信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，从输出端流出，从而实现了“电-光-电”转换。普通光耦只能传输数字或开关信号，不适合传输模拟信号。线性光耦是一种新型光电隔离器件，应用领域非常广。
   线性光耦合器与普通光耦的重要区别反映在电流传输比(CTR)上。(CTR)是光

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