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CTR为晶体管输出电流和LED输入电流之比。CTR的特 性不是线性的,因光耦合器而异。如图2所示,光耦合 器CTR值会在整个工作寿命内变化,对设计稳定性提出 挑战。今天设计并测试的光耦合器其初始CTR通常具有 2比1的不确定性,但长期工作在高功率和高密度电源的 高温环境下,几年以后CTR将下降40%。将光耦合器用 作线性器件时,它具有相对较慢的传输特性(小信号带 宽约50 kHz),因此对电源的环路响应也较慢。对于反激 式拓扑而言,较慢的传输特性可能并不存在任何问题, 因为该拓扑要求针对降低环路带宽而对误差放大器作出 补偿,以便输出稳定。问题在于,随着时间的推移,光 耦合器输出特性的变化可能会迫使设计人员进一步降低 环路响应,以确保环路的稳定性。环路响应较慢的缺点 在于这样做会使瞬态响应性能下降,且负载瞬态之后的 输出电压需较长的时间才能恢复。增加一个较大的输出 电容有助于减少输出电压的下降,但会增加输出响应时 间。这样做会导致电源设计较复杂且较为昂贵;而尺寸 较小、成本较低的解决方案是可以实现的。
运算放大器用作比较器
比较器的使用方式不同,在以后的部分中我们会看到它的实际应用。在这里,我们将以常见配置使用比较器,生成具有可变脉冲宽度的方波。首先断开电源并组装电路。在反相输入VREF上使用固定的2.5 V输出作为直流电源。
同样,在同相输入端配置波形发生器CA-V:500 Hz频率、2 V小值和3 V大值的三角波(以2.5 V为中心)。重新连接电源后,导出输入和输出波形。
图形实例如图11所示。
Figure 11. Op amp comparator plot.
图11. 运放比较器曲线
现在通过(正移位)或减小(负移位)小值和大值来缓慢移动三角波的中心,并观察输出发生的情况。你能予以解释吗?
对正弦波和锯齿波输入波形重复上述步骤,并在实验报告中记录你的观察结果。
问题:
压摆率:如何测量和计算单位增益缓冲器配置的压摆率?将其与OP97数据手册中列出的值进行比较。
求和电路:使用叠加导出图8电路的预期传递特性。根据VIN0, VIN1, VIN2和VIN3求出输出电压。将理想关系的预测与你的数据进行比较。
隔离式误差放大器代替光耦合器和分流调节器
前文说明了光耦合器作为线性隔离器使用时在工作稳定 性方面的困难;了解之后,便能检查隔离式误差放大器 随时间和较端温度变化提供稳定可靠性能的能力。如图 3所示,现以宽带运算放大器和1.225 V基准电压源部分代 替分流调节器和VREF功能,并以基于数字隔离器技术的 快速线性隔离器代替光耦合器。器件右侧的运算放大器 具有同相引脚+IN(连接至内部1.225 V基准电压源)和反相 引脚−IN,可用于隔离式DC-DC转换器输出的反馈电压 连接(使用分压器实现连接)。COMP引脚为运算放大器 输出,在补偿网络中可连接电阻和电容元件。COMP引 脚从内部驱动发送器模块,将运算放大器输出电压转换 为调制脉冲输出,用于驱动数字隔离变压器。在隔离式 误差放大器左侧,变压器输出信号解码后转换为电压, 驱动放大器模块。放大器模块产生EAOUT引脚上的误差 放大器输出,驱动DC-DC电路中PWM控制器的输入。
缓冲示例:
运算放大器的高输入电阻(零输入电流)意味着发生器上的负载非常小;也就是说,没有从源电路汲取电流,因此任何内部电阻(戴维宁等效值)上都没有电压降。所以,在这种配置中,运算放大器的作用类似于缓冲器,屏蔽信号源免受系统其他部分带来的负载效应。从负载电路的角度看,缓冲器将非理想电压源转换成近乎理想的电压源。图3给出了一个简单的电路,我们可以用它来演示单位增益缓冲器的这个特性。这里,缓冲器插在分压器电路和某一负载电阻(10 kΩ电阻)之间。
Figure 3. Buffer example.
图3. 缓冲器示例
断开电源并将电阻添加到电路中,如图3所示(注意这里没有更改运算放大器连接,我们只是相对于图2翻转了运算放大器符号以较好地安排导线)。
重新连接电源,并将波形发生器设置为500 Hz正弦波、0.5 V小值和4.5 V大值(4 V p-p,以2.5 V为中心)。同时观察 VIN CA-V 和 VOUT CB-H, 并在实验报告中记录幅度。使用示波器输入CB-H还能测量运算放大器引脚3上的信号幅度。
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