3842IS300T030-C-EST伺服驱动器电源部分线路测绘图3842电源管理芯片工作原理UC2842 与 UC2845 核心区别在于欠压锁定UVLO阈值和最大占空比前者适用于高压启动且支持近 100% 占空比后者适用于低压启动且限制最大 50% 占空比 。核心参数对比欠压锁定开启/关闭阈值UC2842 为 16V / 10VUC2845 为 8.5V / 7.9V部分资料标注 8.8V/7.6V典型值为 8.5V/7.9V。最大占空比UC2842 可达 ~100%UC2845 被内部触发器限制为 ~50%。典型应用场景UC2842 适合离线反激/高压输入电路UC2845 适合12V 低压输入、推挽或正激等需防磁芯饱和的拓扑。其他共性两者引脚兼容、工作频率均可达 500kHz、启动电流均0.5mA、内置 5V 基准及推挽输出驱动能力相同 。选型建议若输入电压较高如直接整流市电且需宽占空比调节选 UC2842。若输入电压较低如 12V 电池或辅助电源或需防止变压器偏磁推挽/正激拓扑选 UC2845。注意若误用 UC2845 于高压直接启动场景可能因 UVLO 阈值过低导致无法可靠启动或误动作反之 UC2842 在低压系统中可能无法启动。需TL431ATL431是可控精密稳压源它的输出电压用两个电阻就可以设置从Vref2.5V到36V范围内的任何值该器件的典型动态阻抗为0.2Ω在很多应用中用它代替稳压二极管。标准符号简化原理图电流镜作用实现基准电流一致带隙基准正反温度系数相互抵消实现TL431输出电压与温度关系不大TL431 通过带隙基准和电流镜实现与温度基本无关的基准电压 Vref在 REF2.5V 时整个电路达到平衡。REF 同时也是输入端当施加在 REF 上面的电压发生改变比如 Vref 增加那么就会打破平衡导致平衡点的电压升高放大器对地下拉更多的电流让 Cathode 电压降低直到 Vref 重新等于 2.5V再次达到平衡。从手册中知道Iref 的电流大概是 2uA 左右这个电流也是 TL431 工作的条件不然无法工作另外精准的稳压公式 Vka 如上图所示。因此 R1/R2 不能选得太大选得太大可能会提供不了足够的 Iref。另一方面我们计算的时候经常舍去 Iref*R1 这一项如果 R1 过大会造成这一项比较大最终的结果就是实际稳压的结果跟计算的结果不一致。TL431常用应用电路这是431用得最多的电路输出电压Vout(1R1/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R1R2时VO5V。由于参考极输入用的是射极跟随器因此具有很高的输入阻抗而输入电流很小。对于此电路基本分析步骤为1确定稳压电压2确定负载最大电流3根据输入电压Vin、稳压电压限流电阻R确认TL431的工作电流1mA~100mA4算出限流电阻R的功率PVin-Vout*Vin-Vout/R选择合适的电阻R例如输入电压12V输出电压为3.3V根据TL431的Ref引脚只需要uA级的电流就看实现稳压因此R1和R2可选择K级电阻K1这里选择15K那么K2为47K输出电压3.297V负载电流Iout假设是30mA流过TL431的电流IKA可以按照最小值1mA计算那么输入电流IinIoutIKA31mA那么电流电阻R≤Vin-Vout/Iin≈280Ω可以取220欧姆此时电阻功率P≈344mW电阻可取3/4W的2010封装贴片电阻。注意TL431的耗散功率一般是350mW左右即PD≥Iout*Vout。此种稳压器功率较小一般只用作基准电源适合于宽输入电压或存在大的输入电压瞬变场合。2、串联稳压器串联稳压器可以说是并联稳压器的扩充但是电流可以输出很大如果用大电流的复合管但是输出电压公式一样的Vout(1R1/R2)Vref注意输出最小值VoutminVrefVbe。R为TL431提供工作电流同时也为晶体管Q提供基极电流C1起到补偿作用TL431耗散功率PDVout*(Iout/β)其中β为晶体管放大倍数。这种基准电源适合于负载电流变化电源电流和负载电流同时减小或者需要对基准源进行休眠或关断的场合。3、并联扩流稳压电路并联扩流稳压电路是在基本的并联稳压电路基础上修改而来通过增加三极管三极管的发射极连接到输出电压端利用三极管的放大状态使其具有扩流作用。4、比较器利用EL431的基准电压Vref可以设计带温补电压基准的单电源比较器其中VthVref当VinVref时Vout0当VinVref时Vout≌2V。5、恒流源由于Vref端的电压始终稳定在2.5V那么接在REF端和地间的电阻中流过的电流就应是恒定的。利用这个特点可以将TL431设计出精密的恒流源。恒流电流IVref/R1。6、用作开关电源的误差放大器在开关电源当中我们经常看见这样的反馈电路以TL431构成误差放大器以光耦进行原副边隔离的电路结构。R3和R5决定输出电压大小C4和R6构成补偿网络。当输出电压有变化最终导致光耦输入端二极管电流变化从而控制电源芯片开关管通断频率使输出电压保持不变。如何求出从 TL431 到光耦的传递函数下图是反激的 TL431 的典型电路我们的目标就是求出传递函数 Vout (s)/Verr(s)。下图是 Ti 的 TL431 手册中的等效电路图等效电路可看作是两级放大第一级为运放第二级为三极管放大。准确的说第二级是三极管放大不过集电极需要上拉到电源才能放大好在我们的电路就是通过电阻和光耦的发光二极管上拉到电源。如果理解为两级放大那就就简单了我们把它合并为一级就好了当然两级增益会较一级更大不过不影响第一级都能看成理想运放了增益无穷两级增益更大一样看成是无穷就好。不过需要注意第一级放大是同相放大器输入增大输出也增大第二级的三极管放大信号是反相的基极 B 电压增大会导致集电极输出电压减小信号反相。所以两级合并之后变成了反相放大器REF 接的是负相端“-”。输入电压 REF 增大第一级运放输出也会增大输入到三极管的基极 B集电极 C 电压会减小是不是这样所以我们可以把 TL431 进一步等效为我们熟悉的运放了就是下面的东东整体等效后的电路处理完 LT431还有光耦其实光耦不用处理因为当其工作在线性区的时候总会有一个公式成立那就是光耦的电流传输比 CTR我们只需要计算出光耦发光管的电流 IF然后就能根据电流传输比 CTR光耦手册一般有标注得到光敏晶体管端的电流 Ic然后乘以电阻就可以得到 output 的电压了。PC817 的 CTR但是问题又来了IF 如何得到呢发光二极管本身的电压和电流是非线性的那怎么办呢二极管导通时其可用一个电压源 Vf 和动态电阻 Rd 来表示Vf 即二极管的导通压降。然后我们结合实际的情况二极管的 Rd 一般都比较小以 PC817 为例下图是 PC817 的发光二极管的曲线。从曲线上非常粗糙的得到 Rd12.5Ω这是一个非常糙的值虽然不准但是我们可以知道它的量级是几十欧姆比较小。另外一方面Rled 和 Rbias 的值一般都是 kΩ级别的因此 Rd 相对于它俩来说可以忽略掉。因此为了简单我们分析这个电路的时候完全可以认为二极管两端电压恒定不变等效为一个电压源即为 Vf 不变。如果二极管的偏置电流比较小那么Rd 会比较大从上图可以看到当电流小伏安特性曲线的切线斜率会小即 Rd 会比较大还是忽略Rd 的话计算可能就不是很准确。关于这个具体细节就不深究了如果感兴趣完全可以不忽略 Rd 进行计算计算方法都是一样的我写这个的目的也不是为了给出一个电路的计算结果而是希望通过这样一个例子让兄弟们知道这种电路该咋搞。eg计算过程有了上面的分析我们可以把原来的电路等效为下图现在所有的器件都是我们熟知的器件计算出传递函数应该就不在话下了。传递函数计算过程如下1、电路稳定后当 Vout 增加了△Vo2、根据运放的“虚短”负相端电压为 2.5V 不变那么 R1 增加的电流为△Vo/R13、负相端电压 2.5V 不变那么 Rlower 的电流不会有变化同时根据运放的“虚断”负相端节点电流一直为 0即不会变化根据运放的负相端节点电流总和为 0那么 R1 增加的电流是从 Zc 流过即 Zc 的电流增加量也为△Vo/R1。4、Zc 电流增加了△Vo/R1那么意味着 Zc 两端电压增加了△Vo*Zc/R1而 Zc 右边电压为 2.5V 不变那么只有可能是 Zc 左边的电压发生了变化变化量为-△Vo*Zc/R1。因为 Zc 的电流是往左增大所以Zc 左边的电压是减小的所以加了一个负号。5、Zc 左边的电压也就是放大器的输出电压即放大器输出端电压增加了-△Vo*Zc/R1。6、运放输出端电压增加了-△Vo*Zc/R1Rbias 两端电压为 VF 不变那么 RLed 下端的电压也就增加-△Vo*Zc/R1而 Rled 上端电压增加了△Vo因此RLed 两端电压增加了△Vo-(-△Vo*Zc/R1)(1Zc/R1)*△Vo7、知道了 Rled 的电压增量那么 Rled 的电流增量为(1Zc/R1)*△Vo/Rled8、又因为 Vf 恒定不变那么 Rbias 的电流恒定不变所以 Rled 的电流增量全部流过二极管。即二极管的电流增量为△If (1Zc/R1)*△Vo/Rled9、二极管电流增量为△If那么光耦的晶体管电流增量为△IcCTR*△If CTR* (1Zc/R1)*△Vo/Rled10、Rpullup 的电流增量也为△Ic那么 Rpullup 两端的电压增量为△Ic*Rpullup这个电压增量也就是Verr 的电压减小量所以△Verr- CTR* (1Zc/R1)*△Vo*Rpullup/Rled我们把公式变换下即△Verr/△Vo- CTR* (1Zc/R1) *Rpullup/Rled至此我们的传递函数就求出来了。 UC3842和431可控精密稳压源
3842IS300T030-C-EST伺服驱动器电源部分线路测绘图3842电源管理芯片工作原理UC2842 与 UC2845 核心区别在于欠压锁定UVLO阈值和最大占空比前者适用于高压启动且支持近 100% 占空比后者适用于低压启动且限制最大 50% 占空比 。核心参数对比欠压锁定开启/关闭阈值UC2842 为 16V / 10VUC2845 为 8.5V / 7.9V部分资料标注 8.8V/7.6V典型值为 8.5V/7.9V。最大占空比UC2842 可达 ~100%UC2845 被内部触发器限制为 ~50%。典型应用场景UC2842 适合离线反激/高压输入电路UC2845 适合12V 低压输入、推挽或正激等需防磁芯饱和的拓扑。其他共性两者引脚兼容、工作频率均可达 500kHz、启动电流均0.5mA、内置 5V 基准及推挽输出驱动能力相同 。选型建议若输入电压较高如直接整流市电且需宽占空比调节选 UC2842。若输入电压较低如 12V 电池或辅助电源或需防止变压器偏磁推挽/正激拓扑选 UC2845。注意若误用 UC2845 于高压直接启动场景可能因 UVLO 阈值过低导致无法可靠启动或误动作反之 UC2842 在低压系统中可能无法启动。需TL431ATL431是可控精密稳压源它的输出电压用两个电阻就可以设置从Vref2.5V到36V范围内的任何值该器件的典型动态阻抗为0.2Ω在很多应用中用它代替稳压二极管。标准符号简化原理图电流镜作用实现基准电流一致带隙基准正反温度系数相互抵消实现TL431输出电压与温度关系不大TL431 通过带隙基准和电流镜实现与温度基本无关的基准电压 Vref在 REF2.5V 时整个电路达到平衡。REF 同时也是输入端当施加在 REF 上面的电压发生改变比如 Vref 增加那么就会打破平衡导致平衡点的电压升高放大器对地下拉更多的电流让 Cathode 电压降低直到 Vref 重新等于 2.5V再次达到平衡。从手册中知道Iref 的电流大概是 2uA 左右这个电流也是 TL431 工作的条件不然无法工作另外精准的稳压公式 Vka 如上图所示。因此 R1/R2 不能选得太大选得太大可能会提供不了足够的 Iref。另一方面我们计算的时候经常舍去 Iref*R1 这一项如果 R1 过大会造成这一项比较大最终的结果就是实际稳压的结果跟计算的结果不一致。TL431常用应用电路这是431用得最多的电路输出电压Vout(1R1/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R1R2时VO5V。由于参考极输入用的是射极跟随器因此具有很高的输入阻抗而输入电流很小。对于此电路基本分析步骤为1确定稳压电压2确定负载最大电流3根据输入电压Vin、稳压电压限流电阻R确认TL431的工作电流1mA~100mA4算出限流电阻R的功率PVin-Vout*Vin-Vout/R选择合适的电阻R例如输入电压12V输出电压为3.3V根据TL431的Ref引脚只需要uA级的电流就看实现稳压因此R1和R2可选择K级电阻K1这里选择15K那么K2为47K输出电压3.297V负载电流Iout假设是30mA流过TL431的电流IKA可以按照最小值1mA计算那么输入电流IinIoutIKA31mA那么电流电阻R≤Vin-Vout/Iin≈280Ω可以取220欧姆此时电阻功率P≈344mW电阻可取3/4W的2010封装贴片电阻。注意TL431的耗散功率一般是350mW左右即PD≥Iout*Vout。此种稳压器功率较小一般只用作基准电源适合于宽输入电压或存在大的输入电压瞬变场合。2、串联稳压器串联稳压器可以说是并联稳压器的扩充但是电流可以输出很大如果用大电流的复合管但是输出电压公式一样的Vout(1R1/R2)Vref注意输出最小值VoutminVrefVbe。R为TL431提供工作电流同时也为晶体管Q提供基极电流C1起到补偿作用TL431耗散功率PDVout*(Iout/β)其中β为晶体管放大倍数。这种基准电源适合于负载电流变化电源电流和负载电流同时减小或者需要对基准源进行休眠或关断的场合。3、并联扩流稳压电路并联扩流稳压电路是在基本的并联稳压电路基础上修改而来通过增加三极管三极管的发射极连接到输出电压端利用三极管的放大状态使其具有扩流作用。4、比较器利用EL431的基准电压Vref可以设计带温补电压基准的单电源比较器其中VthVref当VinVref时Vout0当VinVref时Vout≌2V。5、恒流源由于Vref端的电压始终稳定在2.5V那么接在REF端和地间的电阻中流过的电流就应是恒定的。利用这个特点可以将TL431设计出精密的恒流源。恒流电流IVref/R1。6、用作开关电源的误差放大器在开关电源当中我们经常看见这样的反馈电路以TL431构成误差放大器以光耦进行原副边隔离的电路结构。R3和R5决定输出电压大小C4和R6构成补偿网络。当输出电压有变化最终导致光耦输入端二极管电流变化从而控制电源芯片开关管通断频率使输出电压保持不变。如何求出从 TL431 到光耦的传递函数下图是反激的 TL431 的典型电路我们的目标就是求出传递函数 Vout (s)/Verr(s)。下图是 Ti 的 TL431 手册中的等效电路图等效电路可看作是两级放大第一级为运放第二级为三极管放大。准确的说第二级是三极管放大不过集电极需要上拉到电源才能放大好在我们的电路就是通过电阻和光耦的发光二极管上拉到电源。如果理解为两级放大那就就简单了我们把它合并为一级就好了当然两级增益会较一级更大不过不影响第一级都能看成理想运放了增益无穷两级增益更大一样看成是无穷就好。不过需要注意第一级放大是同相放大器输入增大输出也增大第二级的三极管放大信号是反相的基极 B 电压增大会导致集电极输出电压减小信号反相。所以两级合并之后变成了反相放大器REF 接的是负相端“-”。输入电压 REF 增大第一级运放输出也会增大输入到三极管的基极 B集电极 C 电压会减小是不是这样所以我们可以把 TL431 进一步等效为我们熟悉的运放了就是下面的东东整体等效后的电路处理完 LT431还有光耦其实光耦不用处理因为当其工作在线性区的时候总会有一个公式成立那就是光耦的电流传输比 CTR我们只需要计算出光耦发光管的电流 IF然后就能根据电流传输比 CTR光耦手册一般有标注得到光敏晶体管端的电流 Ic然后乘以电阻就可以得到 output 的电压了。PC817 的 CTR但是问题又来了IF 如何得到呢发光二极管本身的电压和电流是非线性的那怎么办呢二极管导通时其可用一个电压源 Vf 和动态电阻 Rd 来表示Vf 即二极管的导通压降。然后我们结合实际的情况二极管的 Rd 一般都比较小以 PC817 为例下图是 PC817 的发光二极管的曲线。从曲线上非常粗糙的得到 Rd12.5Ω这是一个非常糙的值虽然不准但是我们可以知道它的量级是几十欧姆比较小。另外一方面Rled 和 Rbias 的值一般都是 kΩ级别的因此 Rd 相对于它俩来说可以忽略掉。因此为了简单我们分析这个电路的时候完全可以认为二极管两端电压恒定不变等效为一个电压源即为 Vf 不变。如果二极管的偏置电流比较小那么Rd 会比较大从上图可以看到当电流小伏安特性曲线的切线斜率会小即 Rd 会比较大还是忽略Rd 的话计算可能就不是很准确。关于这个具体细节就不深究了如果感兴趣完全可以不忽略 Rd 进行计算计算方法都是一样的我写这个的目的也不是为了给出一个电路的计算结果而是希望通过这样一个例子让兄弟们知道这种电路该咋搞。eg计算过程有了上面的分析我们可以把原来的电路等效为下图现在所有的器件都是我们熟知的器件计算出传递函数应该就不在话下了。传递函数计算过程如下1、电路稳定后当 Vout 增加了△Vo2、根据运放的“虚短”负相端电压为 2.5V 不变那么 R1 增加的电流为△Vo/R13、负相端电压 2.5V 不变那么 Rlower 的电流不会有变化同时根据运放的“虚断”负相端节点电流一直为 0即不会变化根据运放的负相端节点电流总和为 0那么 R1 增加的电流是从 Zc 流过即 Zc 的电流增加量也为△Vo/R1。4、Zc 电流增加了△Vo/R1那么意味着 Zc 两端电压增加了△Vo*Zc/R1而 Zc 右边电压为 2.5V 不变那么只有可能是 Zc 左边的电压发生了变化变化量为-△Vo*Zc/R1。因为 Zc 的电流是往左增大所以Zc 左边的电压是减小的所以加了一个负号。5、Zc 左边的电压也就是放大器的输出电压即放大器输出端电压增加了-△Vo*Zc/R1。6、运放输出端电压增加了-△Vo*Zc/R1Rbias 两端电压为 VF 不变那么 RLed 下端的电压也就增加-△Vo*Zc/R1而 Rled 上端电压增加了△Vo因此RLed 两端电压增加了△Vo-(-△Vo*Zc/R1)(1Zc/R1)*△Vo7、知道了 Rled 的电压增量那么 Rled 的电流增量为(1Zc/R1)*△Vo/Rled8、又因为 Vf 恒定不变那么 Rbias 的电流恒定不变所以 Rled 的电流增量全部流过二极管。即二极管的电流增量为△If (1Zc/R1)*△Vo/Rled9、二极管电流增量为△If那么光耦的晶体管电流增量为△IcCTR*△If CTR* (1Zc/R1)*△Vo/Rled10、Rpullup 的电流增量也为△Ic那么 Rpullup 两端的电压增量为△Ic*Rpullup这个电压增量也就是Verr 的电压减小量所以△Verr- CTR* (1Zc/R1)*△Vo*Rpullup/Rled我们把公式变换下即△Verr/△Vo- CTR* (1Zc/R1) *Rpullup/Rled至此我们的传递函数就求出来了。