环球即时:活学活用TL431

  TL431 是一种高精度、低温漂并联型电压基准器件,因为其价格便宜、性能优良、简单易用,目前在各种电路中得到广泛应用。

  TL431 精密可调基准电源有如下特点:稳压值从 2.5~36V 连续可调;参考电压原误差+-1.0%,低动态输出电阻,典型值为0.22欧姆输出电流1.0~100毫安;全温度范围内温度特性平坦,典型值为50ppm;低输出电压噪声。在很多应用中可以用它代替齐纳二极管,以几乎相同的成本获得更加优异的性能,在如数字电压表,运放电路、可调压电源,开关电源等场合应用广泛。

  TL431是一是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源,其外部引脚功能如下图所示。


(资料图片)

  由图可以看到,VI是一个内部的2.5V基准源,接在运放的反相输入端。由运放的特性可知,只有当REF端(同相端)的电压非常接近VI(2.5V)时,三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过,而且随着REF端电压的微小变化,通过三极管的电流将从1到100mA变化。当然,该图绝不是TL431的实际内部结构,所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431的电路时,这个模块图对开启思路,理解电路都是很有帮助的,本文的一些分析也将基于此模块而展开。

  1) 精密基准电压源

  上图是TL431作为基准电压源时的两种典型接法,前面提到TL431的内部含有一个2.5V的基准电压,所以当在REF端引入输出反馈时,器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流,控制输出电压。若直接将输出电压引入ref脚,则输出电压为2.5V;若将输出电压分压后再反馈到ref引脚,则可任意配置2.5~36V之间的基准电压。特别地,当R1=R2时,Vo=5V。需要注意的是,在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件,就是通过阴极的电流要大于1 mA 。

  对上述电压稍加改进,可以有各种不同的电压源用法,如:

  2) 精密电流源

  由前面的例子我们可以看到,器件作为分流反馈后,REF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应用在很多恒流电路中。

  上述两个电路分别为由TL431构成的恒流源及恒流陷流源。

  3) 比较器

  巧妙的利用TL431的Vref=2.5这个临界电压,可以将TL431当作一个带温补电压基准的单电源比较器, 以单一器件实现几个器件才能完成的功能。

  4) 开关电源中用做误差放大器

  在开关电源领域应用最广泛的反馈电路就是如上图所示的,以TL431构成误差放大器,以PC817(或替代型号)光耦进行原副边隔离的电路结构。由TL431单芯片实现了电压基准、误差放大、光耦驱动等功能,结构简单、性能稳定可靠。  

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