TL431内部分析
TL431的工作原理
TL431的工作原理引言概述：TL431是一种广泛应用于电子电路中的集成电路，它是一种可编程精密电压参考源。
本文将详细介绍TL431的工作原理，包括其基本原理、工作模式、特性和应用。
一、基本原理：1.1 参考电压源：TL431内部集成了一个稳定的参考电压源，通常为2.5V。
这个参考电压源可以用作电路中的基准电压，用于比较和控制其他电压。
1.2 比较器：TL431还包含一个比较器，用于将输入电压与参考电压进行比较。
当输入电压高于参考电压时，比较器输出高电平；当输入电压低于参考电压时，比较器输出低电平。
1.3 反馈回路：TL431通过反馈回路来实现稳压功能。
在稳压模式下，将TL431的输出引脚与反馈回路连接，通过调整反馈回路中的元件，可以控制输出电压的稳定性。
二、工作模式：2.1 稳压模式：在稳压模式下，TL431通过反馈回路将输出电压稳定在参考电压附近。
当输入电压发生变化时，TL431会自动调整输出电压，使其保持稳定。
2.2 过压保护模式：当输入电压超过一定阈值时，TL431会进入过压保护模式，输出电压将被快速降低，以保护后续电路不受损坏。
2.3 欠压保护模式：当输入电压低于一定阈值时，TL431会进入欠压保护模式，输出电压将被快速降低或切断，以避免不稳定工作或损坏。
三、特性：3.1 高精度：TL431具有很高的精度，通常在0.5%以内。
这使得它在需要稳定参考电压的电路中得到广泛应用。
3.2 低温漂移：TL431的参考电压源具有很低的温度漂移，通常在50ppm/℃以下。
这意味着在不同温度下，TL431的输出电压变化很小。
3.3 宽工作电压范围：TL431可以在宽范围的电压下工作，通常从2.5V到36V。
这使得它适用于各种不同的电路设计。
四、应用：4.1 稳压电源：TL431可以用作稳压电源的基准电压源，通过反馈回路来控制输出电压的稳定性。
4.2 电压比较器：由于TL431具有比较器功能，它可以用于电压比较和开关控制等应用。
tl431中文资料_tl431功能引脚图解
tl431中文资料_tl431功能引脚图解
TL431是一个具有良好的热稳定性能的三端可调精密电压基准IC，它的外形很像晶体管，但是，和晶体管完全是两码事，准确的说，三端取样集成电路不是晶体管，而是个IC。
因为可靠等优点，所以广泛应用在各种电源电路中，比如说可调稳压电源，开关电源等等。
它的封装形式：TO - 92、SOT - 89、SOT - 23
TL431外形与内部结构如图所示：
三个引脚分别为阴极（K），阳极（A）和取样（R，有时也用G表示）。
从图可以看出，R端接在内部比较放大器
的同相输入端。
当R端电压升高时，比较放大器的输出端电压也上升，即内部晶体管基极电压上升，导致其集电极电压下降，即k端电压下降。
这个是TL43的基本应用电路图，大家有兴趣可以自行分析了解：
以下是三端取样集成电路TL431的测量数据：1，档位调在KΩ，红表笔接A（阳极），黑表笔接R（取样）：阻值为无穷大。
黑表笔接K（阴极）：阻值为16KΩ。
2，档位调在KΩ，黑表笔接A（阳极），红表笔接R （取样）：阻值为3.5KΩ。
红表笔接K（阴极），：阻值为22KΩ。
3，黑表笔接R，红表笔接K，阻值无穷大。
黑表笔接K，红表笔接R，阻值为5KΩ
代换：可以用CJ431、KlA431等器件替，ML431，YL431，ZTL431都可以。
431原理以及增益分析
TL431电路原理及频率特特性的研究许剑伟 2008-1-1 莆田十中TL431是一种高精度、低温漂电压基准器件，目前已得到广泛应用。
TL431具有很高的电压增益，实际应用中易发生自激等问题，造成许多困惑，本文系统分析TL431的内部电路，并给出利用计算机分析计算的方法，使设计人员对关于TL431电路的稳定性有准确的整体把屋。
一、基本参数估计（1）静态电流分配：TL431的最小工作电流为0.4mA，此时V10基本上没有电流（取0.03mA，be压降0.6）。
V9射极电流为0.6V/10k=0.06mA。
设V3的be压降为0.67V ，V1、V2的集电极电压均为0.67V，所计算时把R1、R2看作并联，，则算得V3射极电流为(2.5-0.67*2)/(3.28+2.4//7.2)=0.228mA。
剩余电流0.4-0.228-0.06-0.03=0.52mA，提供给V7、V8电流镜，V7、V8各获得0.04mA。
V4、V5、V6、V7、V8工作电流均为0.04mA。
（2）假内部三极管的fT值为100—200MHz，当工作电流小的时候fT为10—100MHz，由此间接估计三极管内部的等效电容。
cb结电容均假设为1—2pF。
V4、V7 、V8、V9等三极管工作电流小，所以fT要小很多（结电容为主，扩散电容较小）。
（3）V4、V5工作电流较小，通常小电流时电流放大倍数也较小。
设V4的放大倍数为50倍左右。
（4）为方便计算，设V9、与V10的电流放大系数相同，V9、V10与电流增益直接相关，它们的放大倍数可由TL431数据表间接计算出来。
注1：晶体管的低频放大倍数与直流放大倍数是不相同的，静态工作电流小时二者相差不大，静态电流大时二者可能相差很大，具体与该晶体管的特性有关。
二、TL431带隙基准电压产生原理带隙基准产生的原理不是本文要阐述的主要问题，但TL431内部的基准电路与增益和关，所以有必要对其分析。
TL431详细解读及典型电路资料
TL431德州仪器公司(TI)生产得TL431就是一就是一个有良好得热稳定性能得三端可调分流基准源。
它得输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref(2、5V)到36V范围内得任何值(如图2)。
该器件得典型动态阻抗为0、2Ω,在很多应用中可以用它代替齐纳二极管,例如,数字电压表,运放电路、可调压电源,开关电源等等。
平面向上,元件脚向自己.左起,1脚(R)REF也就就是控制极.2脚(A)ANODE(元件符号像二极管得正极.3脚(K)CATHODE(类似二极管得负极)介绍: TL431就是一个有良好得热稳定性能得三端可调分流基准电压源。
它得输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref(2、5V)到36V范围内得任何值。
该器件得典型动态阻抗为0、2Ω,在很多应用中可以用它代替齐纳二极管,例如,数字电压表,运放电路、可调压电源,开关电源等等。
特点:•可编程输出电压为36V•电压参考误差:±0、4％ ,典型值25℃(TL431B) •低动态输出阻抗,典型0、22Ω•负载电流能力1、0mA to 100mA•等效全范围温度系数50 ppm/℃典型•温度补偿操作全额定工作温度范围•低输出噪声电压图1 TO92封装引脚图图2 8脚封装引脚功能图3 SOP8 贴片封装引脚图图4 TL431符号及内部方框图图5 TL431内部电路图MAXIMUM RATINGS (Full operating ambient temperature range applies, unlessotherwise noted、)最大额定值(环境温度范围适用,除非另有说明。
)Rating 参数Symbol符号数值Unit单位Cathode to Anode Voltage阴极阳极电压VKA 37 V Cathode Current Range, Continuous 阴极电流范围,连续IK–100 to+150mAREMENDED OPERATING CONDITIONS建议操作条件ELECTRICAL CHARACTERISTICS(TA=25℃, unless otherwise noted、)电气特性(25℃ ,除非另有说明。
TL431的工作原理
TL431的工作原理
TL431是一种三端可编程精密电压参考源，常用于电源管理、电压调节和过压
保护等应用中。
它具有高精度、低温漂移、稳定性好等特点，被广泛应用于各种电子设备中。
TL431的工作原理基于稳压二极管的原理，通过比较输入端和参考端的电压来
控制输出端的电压。
其内部结构包括一个比较器、一个反馈网络和一个输出放大器。
当输入端的电压高于参考端的电压时，比较器会产生一个高电平信号，通过反
馈网络将信号传递给输出放大器。
输出放大器会根据这个信号调整输出端的电压，使其降低到与参考端的电压相等。
反之，当输入端的电压低于参考端的电压时，比较器会产生一个低电平信号，输出放大器会相应调整输出端的电压，使其升高到与参考端的电压相等。
为了实现可编程的特性，TL431的参考端可以通过外部电阻调整。
通过选择不
同的电阻值，可以改变参考端的电压，从而实现不同的输出电压。
除了参考端的调整，TL431还具有一个控制端，可以通过外部电路来控制其工
作状态。
当控制端接地时，TL431处于工作状态；当控制端悬空时，TL431处于关
断状态。
TL431还具有过流保护功能。
当输出端的电流超过一定阈值时，TL431会自动
减小输出端的电压，以保护电路不受损坏。
总之，TL431是一种基于稳压二极管原理的可编程精密电压参考源。
通过比较
输入端和参考端的电压，通过反馈网络和输出放大器来调整输出端的电压，从而实现电压调节和过压保护等功能。
它的高精度、低温漂移和稳定性好等特点使其在电子设备中得到广泛应用。
TL431的工作原理
TL431的工作原理引言概述：TL431是一种广泛应用于电源管理和电压参考的集成电路。
它是一种可编程精密电压参考源，具有高精度、低温漂移和低噪声等特点。
本文将详细介绍TL431的工作原理。
一、基本构造1.1 内部基准电压源TL431内部集成了一个基准电压源，通常为2.5V。
这个基准电压源是TL431工作的基础，它的稳定性和精度直接影响着整个电路的性能。
1.2 比较器TL431内部还包含一个比较器，用于将输入电压与基准电压进行比较。
当输入电压高于基准电压时，比较器输出高电平；当输入电压低于基准电压时，比较器输出低电平。
1.3 输出驱动电路TL431的输出端接有一个驱动电路，用于控制输出电压。
根据比较器的输出电平，驱动电路能够将输出电压调整到所需的值。
二、工作原理2.1 参考电压的建立TL431通过内部基准电压源建立一个稳定的参考电压。
这个基准电压源通常由一个带有负温度系数的二极管和一个放大器组成。
通过负温度系数的二极管，基准电压源能够在不同温度下保持较高的稳定性。
2.2 输入电压比较输入电压与基准电压进行比较是TL431工作的核心。
当输入电压高于基准电压时，比较器输出高电平，驱动电路将输出电压降低；当输入电压低于基准电压时，比较器输出低电平，驱动电路将输出电压升高。
通过不断调整输出电压，TL431能够稳定地将输入电压调整到基准电压。
2.3 反馈机制TL431通过内部反馈机制实现对输出电压的稳定控制。
当输出电压偏离基准电压时，比较器将调整输出电压，使其回归到基准电压。
这种反馈机制能够保证输出电压的稳定性和精度。
三、应用领域3.1 电源管理由于TL431具有高精度和低温漂移等特点，它广泛应用于电源管理领域。
通过对输入电压的精确控制，TL431能够实现电源的稳定输出，提高整个系统的可靠性和效率。
3.2 电压参考源TL431作为一种可编程精密电压参考源，被广泛应用于模拟电路和数字电路中。
它能够提供稳定的参考电压，用于校准和比较电路中的电压值。
TL431电路原理及频率特特性的研究
TL431电路原理及频率特特性的研究许剑伟2008-1-1 莆田十中TL431是一种高精度、低温漂电压基准器件，目前已得到广泛应用。
TL431具有很高的电压增益，实际应用中易发生自激等问题，造成许多困惑，本文系统分析TL431的内部电路，并给出利用计算机分析计算的方法，使设计人员对关于TL431电路的稳定性有准确的整体把屋。
一、基本参数估计（1）静态电流分配：TL431的最小工作电流为0.4mA，此时V10基本上没有电流（取0.03mA，be压降0.6）。
V9射极电流为0.6V/10k=0.06mA。
设V3的be压降为0.67V ，V1、V2的集电极电压均为0.67V，所计算时把R1、R2看作并联，，则算得V3射极电流为(2.5-0.67*2)/(3.28+2.4//7.2)=0.228mA。
剩余电流0.4-0.228-0.06-0.03=0.52mA，提供给V7、V8电流镜，V7、V8各获得0.04mA。
V4、V5、V6、V7、V8工作电流均为0.04mA。
（2）假内部三极管的fT值为100—200MHz，当工作电流小的时候fT为10—100MHz，由此间接估计三极管内部的等效电容。
cb结电容均假设为1—2pF。
V4、V7 、V8、V9等三极管工作电流小，所以fT要小很多（结电容为主，扩散电容较小）。
（3）V4、V5工作电流较小，通常小电流时电流放大倍数也较小。
设V4的放大倍数为50倍左右。
（4）为方便计算，设V9、与V10的电流放大系数相同，V9、V10与电流增益直接相关，它们的放大倍数可由TL431数据表间接计算出来。
注1：晶体管的低频放大倍数与直流放大倍数是不相同的，静态工作电流小时二者相差不大，静态电流大时二者可能相差很大，具体与该晶体管的特性有关。
二、TL431带隙基准电压产生原理带隙基准产生的原理不是本文要阐述的主要问题，但TL431内部的基准电路与增益和关，所以有必要对其分析。
1、Vbe压降在室温下有负温度系数约C=-1.9至-2.5mV/K，通常取-2mV/K，而热电压UT=DT在室温下有正温度系数D=0.0863 mV/K，将UT乘以适当倍率并与Vbe相加可大大消除温度影响。
tl431内部电路及参数
tl431内部电路及参数tl431内部电路和参数介绍： TL431功能简介 本设计的基准电压和反馈电路采用常用的三端稳压器TL431来完成，在反馈电路的应用中运用采样电压通过TL431限压，再通过光电耦合器PC817把电压反馈到SG3525的COMP端。
由于TL431具有体积小、基准电压精密可调，输出电流大等优点，所以用TL431可以制作多种稳压器。
其性能是输出电压连续可调达36V，工作电流范围宽达0．1～100mA，动态电阻典型值为0．22欧,输出杂波低。
其最大输入电压为37V，最大工作电流为150mA，内基准电压为2.5V，输出电压范围为2.5～30V。
TL431是由美国德州仪器（TI）和摩托罗拉公司生产的2.5～36V可调式精密并联稳压器。
其性能优良，价格低廉，可广泛用于单片精密开关电源或精密线性稳压电源中。
此外，TL431还能构成电压比较器、电源电压监视器、延时电路、精密恒流源等。
TL431大多采用DIP-8或TO-92封装形式，引脚排列分别如图4.26所示。
图中，A为阳极，使用时需接地；K为阴极，需经限流电阻接正电源；UREF是输出电压UO的设定端，外接电阻分压器；NC为空脚。
TL431的等效电路如图所示，主要包括①误差放大器A，其同相输入端接从电阻分压器上得到的取样电压，反相端则接内部2.5V基准电压Uref，并且设计的UREF=Uref，UREF通常状态下为2.5V，因此也称为基准端；②内部2.5CV基准电压源Uref ；③NPN型晶体管VT，它在电路中起到调节负载电流的作用；④保护二极管VD，可防止因K-A间电源极性接反而损坏芯片。
TL431的电路图形符号和基本接线如图4.27所示。
它相当于一只可调式齐纳稳压管，输出电压由外部精密分压电阻来设定，其公式为(4-16) ： R3是IKA的限流电阻。
其稳压原理为：当UO上升时，取样电压UREF也随之升高，使UREF>Uref，比较器输出高电平，使VT导通，UO开始下降。
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上图是一个基准电压源电路，若D6与D5、D4的特性完全一样，那么就有
Vref=Vbe4+(Vd3/Rd3)*Rd2
式中Vbe4是D4的基级与发射极之间的电压，Vd3是D3的电压，为Vbed6-Vbed5。
由于这三个管子特性完全相同，那么D5、D6的集电极电压是相等的。
所以Vref= Vbe4+(KT/q)* (Rd2/Rd3)*ln(Rd2/Rd1)，这里利用了PN结的电流方程：i=Is(equ/kt -1)【Is为PN结反向饱和电流】
基准稳压电源在电路中的应用是很广泛的，特别是在AD/DA IC中，本想接下来介绍以下比较常见的TL431的，我在学习TL431时，发现它的内部结构电路图，不是我想象的拿么难，觉得有必要把内部结构分析下，纯粹是为了提高自己的模电。
不过我首先得先介绍两个基准电流源：
1> 微电流源：
它的原理图如下：
这里的NPN管的放大倍数β都是>>1的，所以U2管的集电极电流为
Iu2=Iu4=(Ubeu1-Ubeu2)/Ru4
式中Ubeu1-Ubeu2只有几十毫伏，甚至更小，因此只要几千欧的Ru4就可以得到几十微安的Iu2，由于这两管子特性完全相同，所以同样可以利用PN结的电流方程得到：
Iu2=(Ut/Ru4)*ln(Iu3/Iu2)
2> 比例电流源
它的原理图如下：
这里的NPN管同样是特性相同的管子。
从电路可知
Ubeu0+Iru3*Ru3=Ubeu1+Iru4*Ru4 (1)
根据PN结的电流方程可知
Ubeu0 = Ut * ln(Ieu0/Is), Ubeu1=Ut*ln(Ieu1/Is)
把上两式代入 1 中可得：
Iru4*Ru4 = Iru3*Ru3 + Ut*ln(Ieu0/Ieu1)；这里的对数部分可以忽略，因为Ieu0/Ieu1接近于1。
当β>>2时，Icuo=Iru3=Iru2, Icu1=Iru4;
所以 Iru4*Ru4 = Iru2*Ru3 而此式中的Iru2=(Vcc-Ubeu0)/(Ru2+Ru3)
这两个基准电流源的具体分析可以参考童诗白教授和华成英副教授主编的模拟电子技术基础。
TL431内部电路结构：
初看这原理图，发现它使用了两个电流源，左下角使用的是微电流源，中上面使用的是比例电流源。
原理图分析：
首先当阴极CATHODE通电时，a点便有了电压，那么后面的Q10、Q11组成的达林顿管也会导通，但会马上截止【电压稳定后a点电压会为0】，同时Q4，Q1也导通，拿么下面的微电流源就开始工作，这样整个电路的在通电的瞬间开始工作，在微电流源中，由于电流源比较稳定，不管阴极的电压波动多大，它总会因为后面有个稳压管而使得微电流源的电流很稳定，这样b点的电压也就很稳定，进而REF端的电压也很稳定在2.5V ，【至于为什么是2.5V，我觉得没有必要进行具体分析】；由于微电流源工作，所以Q7、Q8都导通，从而上面的比例电流源也开始导通，由于这里的两个电阻都为800，所以也可以把它看成是一个镜像电流源，事实上镜像电流源与比例电流源的原理几乎没有差别。
不过这里的Q7我觉得它会饱和，因为集电极端可以等效的认为比基级端接了个800欧的电阻，可能电压没有基级高，Q8处于放大状态。
而当比例电流源工作后，Q9会导通，那么a点便又有了电压，这样后面的达林顿管也会导通。
这样它会去控制CATHODE端的电压。