嵌入式系统中小功率开关电源的设计

嵌入式系统中小功率开关电源的设计

3 TL431结构原理

       TL431是美国德州公司开发的一个有良好热稳定性能的三端可调精密电压基准集成电路。它有三个引出脚，其中，K为控制端，A为接地端，R为取样端。它由多级放大电路、偏置电路、补偿和保护电路组成，在原理上它是一个单端输入、单端输出的多级直流放大器。其等效功能框图如图3，由一个2.5V的精密基准电压源、一个电压比较器和一个输出开关管等组成。

图3 TL431等效功能框图

       参考端R的输出电压与2 。 5V的精密基准电压源相比较，当R端电压超过2.5V时，TL431立即导通，反之截止。单片TL431的电压基准如同低温系数齐纳管一样运行，通过2个外部的电阻可以实现从2.5V到36V的稳定输出。典型的应用电路如图4所示。

图4 TL431的典型应用电路

       当R 1和R 2的阻值确定时，两者对U o的分压引入反馈。若U o增大，反馈量增大，TL431的分流也就增大，从而又使U o下降。显然，这个深度的负反馈必然在参考点的电压等于基准电压处稳定。

       稳压值可以通过下面的简化公式进行计算：

4 应用电路

       图5是采用FSD200设计的一种微型小功率单片开关电源的典型电路。

图5 基于FSD200的小功率开关电源应用电路 

       图中采用的是典型的反激式功率变换电路，这种电路不需要额外的电感存储能量，图中的变压器可以同时实现直流隔离、能量存储和电压变化的功能。电路中采用了可调式精密稳压器TL431作为12V输出的误差放大器，再与线性光耦PC817组成隔离式反馈电路。当12V输出电压发生波动时，经R 41和R 42分压后得到的采样电压与TL431中的2.5V基准电压比较，并在阴极上形成误差电压，使光耦中的发光二极管电流I F产生相应的变化，光耦副边的光敏三极管的I C也相应变化，由此调节FSD200输出的占空比，最后使输出的12V直流电压不变，达到稳压的目的。

5 结束语

       长期以来，1 0W以下的小功率稳压电源方案，成本较高、线路复杂。采用FSD200单片开关电源集成电路设计的开关电源线路简单，工作可靠，体积小、效率高、成本低。在实际中可以广泛使用在需要220V交流输入，要求体积小、成本低的微型小功率的嵌入式系统中。