开关电源中TL431与光耦反馈电路的计算方法

TL431是开关电源中常用的精密并联稳压器，常与光耦配合构成副边反馈电路，用于反激等拓扑的输出电压稳定控制。这类电路的核心是通过TL431检测输出电压变化，调整光耦发光二极管的电流，进而改变电源IC的反馈电压，最终调节占空比实现稳压。

设计时首先要确定IC的最大工作电流。以3842/3843为例，内部环路的最大电流由5V除以2kΩ得到2.5mA，加上1mA余量后，总最大电流为3.5mA。按这个最大值计算，能确保电路在极限状态（如输出电压达到上限）仍能稳定工作——当输出电压上升到最大值（比如12.2V）时，TL431的阴极电压上升，光耦电流增大，推动电源IC降低占空比，将输出电压拉回正常范围。

光耦的选择需关注电流传输比（CTR）。为兼容元件差异，通常按最小CTR计算，比如选CTR100%的型号，这样即使实际CTR更低，也能满足电流要求。例如需要光耦接收端电流3.5mA，CTR100%时，发光二极管的正向电流IF至少要3.5mA。若选CTR更低的型号，需对应增大IF，确保接收端电流足够。

TL431的关键参数是阴极到阳极的电压VKA，其最小值为2.5V——这是TL431的内部基准电压，只有VKA大于等于2.5V，TL431才能正常工作。计算光耦限流电阻时，可用公式IF=(Vcc-Vf-Vref)/R：Vcc是供电电压（如输出12V），Vf是光耦LED的正向压降（约1.2V），Vref是TL431的基准电压（2.5V）。比如12V输出、IF需3.5mA时，电阻R=(12-1.2-2.5)/0.0035≈2371Ω，选标准电阻2.2k或2.4k均可。

偏置电阻的作用是给TL431补充电流，防止光耦电流过小（比如低于1mA）导致TL431停止工作。例如光耦电流只有0.5mA时，偏置电阻提供的电流能让TL431的总电流达到1mA以上。计算偏置电阻时，用节点电流法（KCL）：流入节点的电流等于流出的电流，比如光耦电流3.5mA、偏置电阻电流1.2mA，总电流4.7mA，电阻值为(输出电压-VKA-Vf)/总电流——12V输出时，(12-2.5-1.2)/0.0047≈1766Ω，选1.8k标准电阻即可。

输出电压的纹波（比如±0.2V）对电路影响很小，因为反馈环路的调节范围足够覆盖这些变化。即使输出电压在11.8V到12.2V之间波动，TL431的工作点也只会在小范围内移动，不会超出稳定区域。元件选择无需严格匹配计算值，选标准电阻即可，因为电路的兼容性很大，只要满足TL431的VKA>2.5V、电流>1mA等关键条件，就能稳定工作。

设计中还要注意极限条件分析：当输出电压达到最大值（如12.2V）时，TL431的VKA仍保持2.5V，此时光耦电流增大，但只要不超过光耦的额定电流，电路就不会失控。偏置电阻的存在也确保了光耦电流过小时，TL431仍能正常工作，避免电路出现死区。