反激电源TL431反馈回路各器件作用详解
反激电源TL431反馈回路各器件作用详解
反激电源是一种常见的开关电源拓扑结构，广泛应用于各种电子设备中。本文将详细介绍反激电源中TL431反馈回路的工作原理和相关器件的作用，帮助读者更好地理解和设计反激电源系统。
UC3842是反激式电源常用电源管理芯片，具有较低的启动电流（<1mA），可在500KHz频率下工作，可输出可脉宽调制的PWM波来驱动NMOSFET，并在MOS管关断时具有较低的功耗。
芯片的功能框图：
上面是其功能框图，有欠压锁定输出，参考电压，误差放大器，电流感应部分，振荡器部分等
反馈回路框图分析
3842的内部框图，误差放大器输出端是一个与电流源的开集三极管。若电流源不存在，当三极管基极输入为高，三极管导通，输出端集电极接地；当三极管基极输入为低，三极管截止，输出端相当于悬空为高阻态。而接入电流源，当三极管基极为低电平时候，三极管集极可以输出一个高电平。电流源可以等效为一个大阻值电阻电压源串联，即通过电阻上拉到源。
误差放大器的作用：误差放大器正端是接2.5V的恒压源，2引脚VFB接误差放大器的负端，当VFB电压大于2.5V,三极管基极输入为高，集电极输出为低，此时COMP端与误差放大器输出叠加向PWM比较器传输，让占空比减小（提前关断MOS）；同样，当VFB电压小于2.5V,产生结果是占空比增大（延迟关断MOS），因此COMP端应该设计适配的阻抗网络；
反馈调节时误差放大器有两种工作方式
第一种
VFB直接接地，则误差放大器输出为高，COMP接光耦三极管集电极，发射极接地。当输出电压增大，由光耦和TL431反馈网络回路一次侧光电二极管电流增大，则光耦二次侧光电三极管集电极电流增大，则电阻R上分压增大（VD=VR+Vcomp），COMP电位被拉低，低电平信号进入PWM比较器，减小占空比，以此来减小输出电压。反之COMP被拉高，增大占空比。
第二种
将误差放大器看作普通运放，搭建反馈回路，根据“虚短”“虚短,则有
(a)虚短：VFB=VREF=2.5V；
(b)虚断：I(+)=I(-)=0，即
其中Ui由光电三极管电流以及电阻R决定，可以通过配比阻抗网路，设置光耦工作电流区域来调节COMP端电压，从而调控PWM占空比。
实际光耦431反馈回路理解
原因：监控输出电压并进行调节，但是怎么知道输出电压是多少V呐？因此需要引入一个参考电压，以参考电压作为基准，就可以知道外部电压的变化情况，从而进行调节。即引入TL431
TL431的稳压原理可以参考：TL431的稳压原理和用法，仿真验证_tl431稳压电路-CSDN博客
431参考端超过2.5V的时候，输出电压升高，三极管导通，内阻降低，通过三极管的电流增大，电压越大，通过电流越大，上电瞬间，可能会短路，电阻限流。静态工作电流稍微大一些。内部器件比较多，输出能力比较强。
反馈回路电路图
RTLbias：为TL431的工作提供静态工作电流，
电阻RCOMP和电容CCOMP：当负载突变时候，输出电压也会发生激变，可能会产生尖峰，TL431的阴极和参考端虽然都连接在输出电压，由于不同电阻分压不同。TL431的阴极和参考端电压波动范围也不同，即差模干扰，需要平衡干扰，容值可以稍大一些，几百纳法也是可以的，避免上电时候产生浪涌电流，还需要电阻 RCOMP。
RLED：光耦工作也是需要接电源的，即静态工作电流的需要。
输出电压变化，引起431的阻抗发生变化，要与光耦进行串联，通过光耦二极管的电流发生变化，才能进行反馈。
C1：如果输出电压急剧变化，通过光电二极管的电流也会发生急剧变化，避免引起反馈回路的超调，加电容C1起到PI调节的作用。
一些心得
反馈回路过程
输出电压升高，431参考端电压超过2.5V，431串联在电路中阻抗降低，电流增大，通过光耦，光电三极管的电流也会增大，1脚的电压会被拉低，即内部误差放大器的输出电压被拉低，占空比降低。初级电流的平均电流降低，次级电流也会降低，输出电压降低。
反激电源变压器的匝比
反激电源变压器的匝比即n值，n值比较低可以降低反射电压的大小，但是这个时候仅凭调节占空比去调节输出电压也是比较困难的，所以匝比也不能太低。匝数绕制比较多的话，由于工艺原因，耦合度可能也不够好，会有匝间分布电容，漏感也会增加。应该在输入电压最高的时候去确定反射电压Vor。
占空比确定
最小的输入电压去确定最大占空比，在最大占空比下，初级电感不能饱和，且能够给次级提供足够的能量。
反激电源是以变压器作为能量中转站的，MOS在ON期间,变压器磁芯储存能量，OFF期间，能量传递给次级。因为变压器磁芯的限制，反激电源的功率不会做的很大，另外是反激电源的占空比一般在50%以下，要对变压器进行磁复位。
采用隔离型反激变压器的原因
降压，升压拓扑不能满足需求，采用变压器的变比关系来满足设计需求。
BUCK拓扑：开关频率越高对开关管的要求会变高。开关管寄生电容充放电需要时间，频率并不是无限制的增加。另外还有导通损耗，关断损耗，续流损耗。
若输入电压300V输出电压3.3V，还可以用降压电路的拓扑吗
此时，占空比开的很小，MOSFET开通关断时间也是不能满足需求的。死区时间2-3个微秒，几百纳秒。所以开关频率不能过高，输入输出电压太悬殊在BUCK的拓扑中不能应用。
反馈回路
上电瞬间，输出电容相当于短路，大电流通过，类似动态电阻变化。负载动态变化即是输出电流变化，但是输出电流难以检测，通过检测输出电容的上面的电压即可以监控电流大小，负载重，输出电流大输出电容电压被拉低。电压反馈的依据。
电流环的调节发生在一个周期里面，即MOS开关一次通过检流电阻将信号传递给3842，电压环的调节发生在N个周期里面，输出电容的充放电时间比较慢一些，所以说电流响应更快一点。
反馈回路的动态响应越快，输出电压的纹波会越小；但是也要避免过快，引起超调，环路振荡。开关频率越快，调整速度也会快，输出电压纹波会变小。