スイッチング電源におけるフォトカプラの役割、接続、動作原理
1. 一般的な接続方法とその動作原理
フィードバック用に一般的に使用されるフォトカプラのモデルには、TLP521、PC817 などがあります。この記事では、TLP521 を例として、このタイプのフォトカプラの特性を紹介します。
TLP521 の一次側は発光ダイオードに相当します。一次側電流Ifが大きいほど光強度が強くなり、二次側トランジスタの電流Icも大きくなります。 1次ダイオードの電流Ifに対する2次トランジスタの電流Icの比をフォトカプラの電流増幅率と呼びますが、温度によって変化し、温度に大きく影響されます。フィードバックに使用されるフォトカプラは、「一次電流の変化が二次電流の変化を引き起こす」という原理を利用してフィードバックを実現します。したがって、周囲温度が急激に変化する状況では、増幅率の温度ドリフトが大きいため、フォトカプラによるフィードバックはできるだけ避ける必要があります。さらに、このようなフォトカプラを使用する場合は、比較的広い線形帯域内で動作するように周辺パラメータの設計に注意を払う必要があります。そうしないと、動作パラメータに対する回路の感度が強すぎて、回路の安定した動作に役立ちません。
通常、フィードバックには TL431 と TLP521 を組み合わせたものが選択されます。この時点で、TL431 の動作原理は 2.5 V を基準とした内部電圧誤差アンプと同等であるため、ピン 1 とピン 3 の間に補償ネットワークを接続する必要があります。
フォトカプラのフィードバックの最初の一般的な方法は、出力電圧として Vo を使用し、チップの電源電圧として Vd を使用することです。 COM 信号をチップの誤差アンプ出力ピンに接続するか、PWM チップ (UC3525 など) の内部電圧誤差アンプを同相アンプ形式に接続し、COM 信号を対応する同相端子に接続します。ピン。左側のグランドが出力電圧グランド、右側のグランドがチップ電源電圧グランドであることに注意してください。 2 つはフォトカプラによって絶縁されています。
出力電圧が上昇すると、TL431 の 1 ピン (電圧誤差アンプの反転入力端子に相当) の電圧が上昇し、3 ピン (電圧誤差アンプの出力端子に相当) の電圧が低下します。フォトカプラ TLP521 の一次電流 If が増加し、フォトカプラの他端の出力電流 Ic が増加し、抵抗 R4 の両端の電圧降下が増加し、ピン com の電圧が減少し、デューティ サイクルが減少し、出力電圧が減少します。逆に、出力電圧が低下した場合も同様の調整プロセスになります。
2 番目の一般的な接続方法を図 2 に示します。この接続方法では、1 番目の接続方法と異なり、フォトカプラの 4 番ピンがチップの誤差アンプの出力端子に直接接続され、チップ内の電圧誤差アンプが接続されます。チップは同相端子の電位よりも同相端子の電位が高くなる形で接続する必要があります。オペアンプの特性を利用し、オペアンプの出力電流がその電流出力能力を超えると、オペアンプの出力電圧値が低下し、出力電流が大きくなるほど出力電圧が低下します。したがって、この接続方法を用いた回路では、PWMチップのエラーアンプの2つの入力端子を固定電位に接続する必要があり、同方向端子電位が逆方向端子電位よりも高くなければなりません。エラーアンプの初期出力電圧は高くなります。
