可调式精密稳压集成电路TL431及应用
三端稳压器TL431
三端稳压器TL431TL431的工作原理和典型应用电路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。
典型应用电路如下：1：精密基准电压源(附图1)该电路具有良好的温度稳定性及较大的输出电流。
但在连接容性负载时，应特别注意CL的取值，以免自激。
2：可调稳压电源（附图2）Vo可在2.5~36V之间调节。
V0=Vref(1+R1/R2) (Vref=2.5v),由于承受电压与（Vi –Vo）有关，因此压差很大时，R的功耗随之增加。
使用时注意。
3：过电压保护电路（附图3）当Vi超过一定电压时，TL431触发，使晶闸管导通，产生瞬间大电流，将保险丝熔断，从而保护后极电路。
V保护点=（1+R1/R2）Vref.4：恒流源电路（附图4----拉电流负载）（附图5---灌电流负载）恒流值与Vref和外加电阻有关，功率晶体管选用时要考虑余量。
该恒流源如与稳压线路配接，可做电流限制器用。
5：比较器（附图6）它是巧妙的运用了Vref=2.5v这个临界电压。
当ViVref时，Vo=2V由于TL431内阻小，因而输入输出波形跟踪良好。
6：电压监视器（附图7）利用TL431的转移特性，组成实用电压监视器。
当电压处于上下限电压之间，LED电量，上下限电压分别为（1+R1/R2）Vref 和（1+R3/R4）Vref典型应用电路如下：1：精密基准电压源(附图1)该电路具有良好的温度稳定性及较大的输出电流。
但在连接容性负载时，应特别注意CL的取值，以免自激。
2：可调稳压电源（附图2）Vo可在2.5~36V之间调节。
V0=Vref(1+R1/R2)(Vref=2.5v),由于承受电压与（Vi –Vo）有关，因此压差很大时，R的功耗随之增加。
使用时注意。
3：过电压保护电路（附图3）当Vi超过一定电压时，TL431触发，使晶闸管导通，产生瞬间大电流，将保险丝熔断，从而保护后极电路。
TL431 应用技术简单介绍
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。
典型应用电路如下：
1：精密基准电压源(附图1)该电路具有良好的温度稳定性及较大的输出电流。
但在连接容性负载时，应特别注意CL的取值，以免自激。
2：可调稳压电源（附图2）Vo可在2.5~36V之间调节。
V0=Vref(1+R1/R2)(Vref=2.5v),由于承受电压与（Vi –Vo）有关，因此压差很大时，R的功耗随之增加。
使用时注意。
3：过电压保护电路（附图3）当Vi超过一定电压时，TL431触发，使晶闸管导通，产生瞬间大电流，将保险丝熔断，从而保护后极电路。
V保护点=（1+R1/R2）Vref.
4：恒流源电路（附图4----拉电流负载）（附图5---灌电流负载）恒流值与Vref和外加电阻有关，功率晶体管选用时要考虑余量。
该恒流源如与稳压线路配接，可做电流限制器用。
5：比较器（附图6）它是巧妙的运用了Vref=2.5v这个临界电压。
当Vi<Vref,Vo=V+,当Vi>Vref时，Vo=2V由于TL431内阻小，因而输入输出波形跟踪良好。
6：电压监视器（附图7）利用TL431的转移特性，组成实用电压监视器。
当电压处于上下限电压之间，LED电量，上下限电压分别为（1+R1/R2）Vref和（1+R3/R4）Vref 。
精品文档 1。
tl431中文资料
tl431中文资料
TL431是一种精确的可调节精密稳压器，它能提供从0到
36V之间的稳定电压，输出电流能够达到100mA。
该器件在大多数线性稳压器的设计中被广泛应用。
TL431采用了BJT（双极型）输出级以及内部参考电压源，它能通过调节两个外部电阻来得到所需的输出电压。
此外，它还具有内部过压保护器，能够帮助保护负载免受电源峰
值和瞬态电压的影响。
TL431还具有内部低压零点偏移电路，以及低温漂移特性，这意味着在不同环境下，输出电压的稳定性和精度都能得
到良好的保证。
此外，TL431还具有短路保护特性，当输出端短路或负载
故障时，它能自动关断输出电流，保护负载和电源。
在实际应用中，TL431可用于各种电源系统和稳压电路的设计。
例如，它可用于调节电压转换器、电源管理电路、电动机控制、电池充电器等领域。
总的来说，TL431是一款功能齐全、性能稳定的可调节稳压器，它在电源系统和稳压电路设计中能够提供精确的稳定电压输出。
tl431的原理及应用研究
TL431的原理及应用研究1. TL431的介绍TL431是一种可调参考电压源，也称为精密可调稳压源或者基准电源。
它是通用电压比较器的一个经典器件，由Texas Instruments开发并广泛应用于电子设备中。
TL431的特点包括高精度、低温漂移以及宽工作电压范围。
2. TL431的工作原理TL431是一个三端稳压器，具有使能引脚（Anode）、参考电压引脚（Cathode）和负载引脚（Cathode）。
它基于齐纳二极管（Zener diode）原理来实现参考电压的稳定输出。
简单来说，TL431通过比较参考电压与稳定电压之间的差异，通过反馈回路调整输出电流，以使输出电压达到所需的参考电压。
3. TL431的应用3.1 电源稳压控制TL431可以应用于各种电源稳压控制回路中。
通过与其他器件（如晶体管）结合使用，可以实现各种稳压电路设计。
3.2 参考电压源由于TL431具有高精度和低温漂移特性，它常被用作基准电压源。
在许多应用中，需要一个稳定而精确的参考电压供应。
3.3 比较器由于TL431具有比较功能，它可以在比较器电路中使用。
当输入电压与参考电压之间的差异超过一定阈值时，TL431将改变输出状态。
3.4 调光应用TL431还可以用于调光应用中，比如LED照明。
通过调节输入电压，可以控制LED的亮度。
4. TL431的特点和优势•高精度：TL431的输出精度可达0.5%•低温漂移：在一定温度范围内，TL431的输出电压不受温度变化的影响•宽工作电压范围：TL431的工作电压范围通常为2.5V至36V5. TL431的应用案例5.1 电源稳压控制其中一个常见的应用案例是电源稳压控制。
TL431可以与晶体管和其他元件组合在一起，构成稳压电路。
通过调整参考电压，可以实现稳定输出电压，以确保电子设备的正常运行。
5.2 温度控制另一个应用案例是温度控制。
在温度控制系统中，TL431可以用来检测温度，并通过反馈回路控制加热或冷却设备。
tl431典型应用电路
tl431典型应用电路
TL431 作为一种三极可调稳压器，是一种比较流行的电源稳压电路元件，它具有良好的性能，可以很好地满足用户的需求。
TL431 的基本电路主要包括参考电源、放大电路、电流比较器和可调稳压输出等功能部件，该可调稳压器将硬件调整的各种原件一体有机地组合在一起。
硬件调整的各种元件中比较有代表性的是参考电源电压R，它的大小决定了TL431的输出电压。
当R(调整电源参考电压)较大时，调整电压Vr变化越大；当R(调整电源参考电压 )较小时，调整电压Vr变化越小。
TL431电路上，R有多种形式，具体选型取决于实际应用情况及要求。
除了参考电源电压R以外，还要连接放大电路，它的作用是根据输入的V1的大小，决定TL431的输出稳压电压。
V1越高，TL431的输出稳压电压越高，当V1小于稳压电压时，稳压电压不变。
此外，电流比较器也是TL431 典型电路中不可或缺的部件，它是确定条件Ki (输出正调控电压与调整电压Vr的比值）,从而获得感应电压A,从而使输出稳压电压Vm保持Vm=A/Ki,而A和Ki 分别由电路中的电阻来确定，是稳压输出的根本保证因素。
综上，TL431典型应用电路包括参考电源，放大电路，电流比较器，可调稳压输出等功能部件，其原理是通过调整输入电压V1、参考电源电压R、电流比较器Ki和放大电路来调整TL431的稳压输出。
TL431在电源稳压电路中有着广泛的应用，因其简洁、高效和可靠等优点，受到众多用户的欢迎。
电子教材-可调式精密稳压集成电路TL431及应用
可调式精密稳压集成电路T L431及应用3潘玉成(宁德职业技术学院,福建福安 355000) 摘要:介绍了T L431三端可调精密并联稳压器内部结构、工作原理和主要特点,分析了其典型应用电路,并总结了该器件应用时应注意的几个问题.关键词:T L431;稳压基准;性能;典型应用中图分类号:T N 453 文献标识码:A 文章编号:1004-2911(2008)01-0051-05T L431是美国德洲仪器公司(Texas I nstrument )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,其全称是可调试精密并联稳压器,也称为电压调节器或三端取样集成电路.该器件犹如上世纪70年代诞生的555时基芯片一样,价廉物美、参数优越、性能可靠,因而广泛应用于各种电源电路中.此外,T L431与其它器件巧妙连接,还可以构造出具有其它功能的实用电路.现在T L431已成为用途很广、知名度很高的通用集成电路之一,越来越受到电路设计者的欢迎.1 内部结构和工作原理T L431有三个引出脚,分别为阴极(CAT HODE )、阳极(ANODE )和参考端(REF ),应用中将这三个引脚分别用K 、A 、R 表示,其中,K 为控制端,A 为接地端,R 为取样端,有些电路图中用1、2、3分别代表R 、A 、K,在电路中的表示符号如图1所示.T L431有两种封装形式:一种为T O -92封装,它的外型和小功率塑封三极管一模一样;另一种为双列直插8脚塑封结构.T L431内部电路如图2所示,它由多极放大电路、偏置电路、补偿和保护电路组成.其中晶体管V 1、V 2构成输入极,V 3、V 4、V 5构成稳压基准,V 6、V 7、V 8、V 9构成差分放大器,V 10、V 11形成复合管,构成输出极,其它一些电阻、电容、二级管分别起偏置、补偿和保护作用,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所示,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,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第20卷第1期 宁德师专学报(自然科学版)2008年2月 Journal of N ingde Teachers College (Natural Science )Vol 120 No 11 Feb .20083收稿日期:2007-12-10作者简介:潘玉成(1964-),男,高级讲师,福建福州人,现从事高校物理教学及研究.E -mail:F APYC@时,T L431立即导通.因为R 端控制电压误差为±1%,所以R 端能精确地控制T L431的导通与截止[1].2 性能测试实验按图4所示电路进行连接,分为输入电压发生变化、负载电阻发生变化、确定稳压值的分压电阻发生变化等三种情况,对T L431的性能指标测试如表1、2、3所示.由表1数据可见:输入电压发生变化,只要在I K 阴极电流不小于0.6mA 的情况下,对输出电压无明显影响,即V 0几乎不变.由表2数据可见:负载电阻发生变化,只要在I K 阴极电流不小于0.6mA 的情况下,对输出电压无明显影响.由表3数据可见:确定稳压值的分压电阻同时发生变化.但R 1阻值在几十千欧以下时,对输出电压无明显影.表1 V i 变化对V 0的影响(R 1=R 2=2K,R L =1K )V i (V )R (Ω)I k (mA )V 0(V )15129151298.58.28.07.510010010047047047047047047047010472.237.316.810.22.441.430.610.340.264.9884.9854.9834.9804.9804.9784.9784.9764.8184.562表2 R L 变化对V 0的影响(V i =12V,R 1=R 2=2K,R =1K )RL (Ω)I k (mA )V 0(V )10k 2k 62030020018015515114311832.630.525.217.18.295.821.330.630.280.154.9844.9844.9834.9824.9824.9814.9804.9794.8114.318表3 R 1、R 2同时变化对V 0的影响(V i =12V,R =200Ω,R L =1K )R 1(Ω)R 2(Ω)I REF (μA )V 0(V )1005001k 10k 20k 50k 100k 500k 1M 1005001k 10k 20k 50k 100k 500k 1M 1.31.31.31.31.31.31.31.31.34.9774.9804.9834.9915.0085.0475.1065.6316.276 ,可得如下结论:(1)T L431的动态稳压效果很好,稳压精度特别高.输入电压V i 、负载电阻R L 在一定范围内变化,对输出电压无明显影响.(2)在设计电路时必须保证T L431工作的必要条件,就是通过阴极的电流要大于0.6mA ,通常取大于1mA.(3)确定稳压值的分压电阻取值不能太大,可取几百欧～几十千欧,一般取几千欧～十几千欧为好.对于第3点,原因是稳压值的精确计算公式应为:V 0=(1+R 1/R 2)V REF +R 1I REF ,IR EF 是参考端的输入电流,在0.8～1.5μA 间,当R 1的值不太大时,R 1×I REF 的值极小,可忽略不记,简化为平常使用的公式:V 0=(1+R 1/R 2)VR EF .但当R 1很大时,R 1×I R EF 的值已不可忽略,公式V 0=(1+R 1/R 2)V REF 即不适用了[2].3 典型应用电路3.1 基准电压源电路由T L431构成的基准电压温漂小,又有相当的负载能力,且输出电压连续可调.其典型电路如图5所示,当R 1和R 2的阻值确定时,两者对V 0的分压引入反馈,若V 0增大,反馈量增大,T L431的分流也就增加,从而又导致V 0下降.显见,这个深度的负反馈电路必然在参考端的电压等于基准电压处稳定,此时V O =(1+R 1/R 2)V R EF .选择不同的R 1和R 2的值可以得到从2.5V 到36V 范围内的任意电压输出.图中R 为限流电阻.特别地,当取R 1=R 2时,输出电压V 0=5V.若使R 1短路,R 2开路,即把R 端与K 端短接,此时则有输出电压V 0=2.5V,最适合用于DVM 或其它ADC 作基准电压源.・25・ 宁德师专学报(自然科学版) 2008年2月 当负载电流较大时,可采用三极管扩流,组成大电流基准电压源,电路如图6所示.图中的晶体管V 可根据负载电流的大小选用不同功率的晶体管,这时限流电阻R 也要相应增加其功率.3.2 恒流源电路由前面的分析可见,器件作为分流反馈后,参考端的电压始终稳定在2.5V,那么当接在参考端和地之间的电阻一定时,流过它的电流就应该是恒定的.利用这个特点,可以将T L431应用很多恒流电路中.如图7就是一个实用的恒流源电路,由于T L431的温度系数为50ppm /℃,所以输出恒流的温度特性要比普通镜像恒流源或恒流二极管好得多.上述恒流电路中,由于没有电流反馈环节,所以当输出电流因某种原因发生变化时,不能通过自身的调节作用使输出电流近似不变.图8给出了一种改进型电路.图中晶体管V 1接成二极管,用于补偿V bc2的温漂,R 2为V 1提供了合适的电流,使其温度系数与V bc 2相同,从而使电路的温度特性得到改善.R 3为负载电流的取样电阻,当输出电流I L 增加时,R 3两端的电压也增加,致使V 2管的基极电压减小,I C 2减小,从而使输出电流减小.3.3 电压比较器电路图9是利用T L431构成的一种典型的电压比较器电路,该电路的比较电压为:2.5×(1+R 1/R 2)V.当V i >2.5×(1+R 1/R 2)V 时,T L431导通,V O =2V;当V i<2.5×(1+R 1/R 2)V 时,T L431截止,V O =V cc .由于T L431的动态输出阻抗很小,因此,该电路的输入输出波形跟踪良好.3.4 电压监视器电路图10是利用T L431参考端对输入电压的鉴别灵敏度高的特性,构成的一种电池电压监视电路.图・35・ 第1期 潘玉成:可调式精密稳压集成电路T L431及应用 中T L431用作电压比较器,其内部V R EF作为比较器的基准电压,调节电位器R P 可适应不同电压的电池组.当电池电压正常时,电位器的中点电位大于T L431的V R EF 而使其导通,电流I k 经电阻R 2产生压降,绿色发光二极管V 1发光,这时V k =2V,R 4两端的电压小于V 2的导通电压而熄灭,V 2为红色发光二极管.当电池组电压低于正常值时,R P 的中点电位低于T L431的V R EF 并使其截止,V k 升高,R 4两端的电压大于V 2的导通电压而使其发光.同时,由于T L431截止,通过R 2的电流减小,使其两端的电压小于V 1的导通电压而熄灭.3.5 过压保护电路图11(a )、(b )是采用T L431实现的过压保护电路,当电子整机的供电电压由于某种原因超过额定电压值时,使T L431的基准电压达到2.5V ,阴阳极间呈低阻抗态,立即触发双向可控硅V 1(a 图)或单向可控硅V 2(b 图)导通,强大的短路电流瞬间即可将保险丝熔断,切断电源,实现电子整机的过压保护.3.6 大功率可调稳压电源利用T L431作电压基准和驱动外加场效应管V 1(K790)作调整管构成的输出电流大(约6A )、稳定性好的稳压电源电路,如图12所示.220V 的交流电压经变压器T 降压、桥式整流、C 1滤波.此外,V 3、V 4、C 2、C 3组成倍压电路(V dc =60V ),R P 、R 3μ组成分压电路,T L431、R 1组成取样放大电路,V 2(9013)、R 2组成限流保护电路,场效应管V 1作调整管(可直接并联使用),C 5是输出滤波器电路.稳压过程是:当输出电压降低时,f 点电位降低,经T L431内部放大使e 点电位增高,经V 1调整后,b 点电位升高;反之,当输出电压增高时,f 点电位增高,当e 点电位降低,经V 1调整后,电b 点电位降低.当输出流大于6A,三极管V 2饱和,使输出电流被限制在6A 以内,从而达到限流的目的.该电路除电阻R 1选用2W 、R 2选用5W 外,其它元件无特殊要求.4 应用注意事项(1)应注意电流大小问题.流过T L431的最小电流必须大于1mA,否则失去稳压性能,最大不能超过100mA,否则就会损坏T L431.・45・ 宁德师专学报(自然科学版) 2008年2月 (2)应注意功耗问题.常见T O -92封装的T L431最大功耗为0.775W ,T L431在电路的实际消耗为P O =V O I K ,V O 为输出电压,I K 为通过T L431的电流.因此,T L431只有在输出不超过7.75V 时才可输出100mA 电流,输出电压为15V 时,只能输出50mA 电流,这是因为受功耗限制的缘故.(3)应防止T L431发生振荡的问题.当T L431输出接有容性负载时,且当电容量在0.01μF ～1μF之间,可能会发生振荡,但当输出电压大于15V,I K 大于10mA 可完全避免振荡的发生.(4)应注意取样电阻的选择问题.取样电阻的选材及布放,直接影响到稳压精度和温度特性,因此必须选用温度系数小、噪声小、功率裕量大的同型号精密电阻.5 结语本文根据T L431三端可调精密并联稳压器的内部结构及特点,从不同角度介绍了该器件一些典型的应用例子.大量实验和长期应用证明,T L431确是一片设计精巧、应用方便、性能可靠、性价比较高的稳压基准,应用前景广阔.参考文献:[1]雷开卓.T L431的原理及应用研究[J ].电源技术应用,2001(4):34-36.[2]冯 玮.WLAN 技术的应用及其发展趋势[J ].宁德师专学报(自然科学版)2005(3):281-283.[3]薛居宝.性能优良的T L431[J ].电子制作,2005(1):52-53.[4]李 杰.精密可调基准电压源及其应用[J ].电子与仪表,1990(4):33-37.Character isti cs and appli ca ti on of TL 431adjust able prec isi on volt age regul a tor I CPAN Y u -cheng(N ingde Vocati onal and Technical College,Fuan Fujian 355000,China )Abstract: This paper intr oduces the internal structure of the T L431three -ter m inal adjustable p recise paral 2lel regulat or,working p rinci p les and main features .And it als o p resents the analysis of the typ ical app licati on circuits,and su mmarizes s ome issues that this device should be paid attenti on t o while e mp l oying .Key words: T L431;voltage -reference;perf or mance;typ ical app licati on・55・ 第1期 潘玉成:可调式精密稳压集成电路T L431及应用 。
tl431在开关电源中稳压反馈电路的应用电路设计
tl431在开关电源中稳压反馈电路的应用电路设计
TL431是一种常用的精密可调节稳压器件，通常用于开关电源中的稳压反馈电路。
它可以作为一个误差放大器，用于控制开关电源的输出电压。
以下是一个简单的TL431稳压反馈电路的应用电路设计示例：
在这个电路中，TL431被用作误差放大器，它通过比较参考电压和反馈电压来控制输出电压。
具体的设计步骤如下：
设置参考电压：TL431的参考电压通过外部电阻网络进行调节，根据需要选择合适的参考电压值。
连接反馈回路：将TL431的输出与开关电源的反馈回路相连，通过比较输出电压和参考电压，控制开关电源的输出电压稳定在设定值。
选择外部元件：根据具体的需求，选择合适的外部电阻、电容等元件，以确保稳压反馈电路的性能和稳定性。
稳压调节：通过调节外部电阻来调节输出电压的设定值，使得开关电源的输出电压符合要求。
需要注意的是，具体的电路设计需要考虑到开关电源的整体设计和控制要求，以及TL431的工作特性和参数。
此外，为了确保电路的性能和稳定性，建议在设计过程中进行仿真和实际测试验证。
TL431的原理及应用
TL431的原理及应用一、TL431的原理：1. 稳定的参考电压：TL431内部集成了一个稳定的参考电压（Vref），通常为2.5V。
这个参考电压是通过一个精密的组合电路产生的，具有很高的准确性和稳定性。
2. 比较电压：TL431将外部的参考电压与Vref进行比较，并通过反馈电路来调整输出电压。
当外部参考电压大于Vref时，输出电压向上调整；当外部参考电压小于Vref时，输出电压向下调整。
通过调整外部参考电压，可以实现对输出电压的精确控制。
3. 可编程性：由于TL431采用了可编程的电阻网络，因此可以通过调整电阻值来调整Vref和输出电压。
这样就可以在各种不同应用中实现输出电压的精确调整。
二、TL431的应用：1.精密稳压电源：TL431可以作为稳压电源的基准电压源，通过与一个电阻和功率放大器（如三极管或MOSFET）组成负反馈电路，实现对输出电压的精确控制。
该负反馈电路将输出电压与TL431的参考电压进行比较，并通过调整外接电阻值来实现稳压。
2.开关电源电压调整和限流：TL431可以用来调整和控制开关电源的输出电压和限流电流。
通过将TL431与参考电压相连，通过调整参考电压，可以实现对开关电源输出电压的精确调整。
另外，通过与限流电路结合，可以实现对开关电源的限流电流的精确控制。
3.模拟-数字转换器（ADC）的参考电压源：ADC通常需要一个参考电压源，用于将模拟信号转换为数字信号。
TL431可以提供精确的参考电压，作为ADC的参考电压源，从而提高转换的精度和稳定性。
4.直流电机驱动的恒流源：5.LED驱动电路：综上所述，TL431作为一种可编程精密电压参考源，具有稳定的输出电压和低漂移工作特性，具有广泛的应用领域，包括精密稳压电源、开关电源电压调整和限流、ADC的参考电压源、直流电机驱动的恒流源和LED 驱动电路等。
通过调整外接的电阻值和参考电压，可以实现对输出电压和电流的精确控制，提高电路的稳定性和可靠性。
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可调式精密稳压集成电路TL431及应用*潘玉成(宁德职业技术学院,福建福安 355000)摘要:介绍了TL 431三端可调精密并联稳压器内部结构、工作原理和主要特点,分析了其典型应用电路,并总结了该器件应用时应注意的几个问题.关键词:TL431;稳压基准;性能;典型应用中图分类号:TN 453 文献标识码:A 文章编号:1004-2911(2008)01-0051-05TL431是美国德洲仪器公司(Texas I nstr um ent)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,其全称是可调试精密并联稳压器,也称为电压调节器或三端取样集成电路.该器件犹如上世纪70年代诞生的555时基芯片一样,价廉物美、参数优越、性能可靠,因而广泛应用于各种电源电路中.此外,TL431与其它器件巧妙连接,还可以构造出具有其它功能的实用电路.现在TL431已成为用途很广、知名度很高的通用集成电路之一,越来越受到电路设计者的欢迎.1 内部结构和工作原理TL431有三个引出脚,分别为阴极(CATHODE )、阳极(ANODE)和参考端(REF),应用中将这三个引脚分别用K 、A 、R 表示,其中,K 为控制端,A 为接地端,R 为取样端,有些电路图中用1、2、3分别代表R 、A 、K,在电路中的表示符号如图1所示.TL431有两种封装形式:一种为TO -92封装,它的外型和小功率塑封三极管一模一样;另一种为双列直插8脚塑封结构.TL431内部电路如图2所示,它由多极放大电路、偏置电路、补偿和保护电路组成.其中晶体管V 1、V 2构成输入极,V 3、V 4、V 5构成稳压基准,V 6、V 7、V 8、V 9构成差分放大器,V 10、V 11形成复合管,构成输出极,其它一些电阻、电容、二级管分别起偏置、补偿和保护作用,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所示,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,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第20卷第1期 宁德师专学报(自然科学版)2008年2月 Journa l o f N i ngde T eachers Co ll ege(N a t ura l Sc i ence)V o l 20 N o 1Feb .2008*收稿日期:2007-12-10作者简介:潘玉成(1964-),男,高级讲师,福建福州人,现从事高校物理教学及研究.E-ma i:l FA PYC@时,TL431立即导通.因为R 端控制电压误差为 1%,所以R 端能精确地控制TL 431的导通与截止[1].2 性能测试实验按图4所示电路进行连接,分为输入电压发生变化、负载电阻发生变化、确定稳压值的分压电阻发生变化等三种情况,对TL431的性能指标测试如表1、2、3所示.由表1数据可见:输入电压发生变化,只要在I K 阴极电流不小于0.6mA 的情况下,对输出电压无明显影响,即V 0几乎不变.由表2数据可见:负载电阻发生变化,只要在I K 阴极电流不小于0.6mA 的情况下,对输出电压无明显影响.由表3数据可见:确定稳压值的分压电阻同时发生变化.但R 1阻值在几十千欧以下时,对输出电压无明显影.表1 V i 变化对V 0的影响(R 1=R 2=2K,R L =1K )V i (V )R ( )I k (mA )V 0(V )151********.58.28.07.510010010047047047047047047047010472.237.316.810.22.441.430.610.340.264.9884.9854.9834.9804.9804.9784.9784.9764.8184.562表2 R L 变化对V 0的影响(V i =12V,R 1=R 2=2K,R =1K )RL ( )I k (mA )V 0(V )10k 2k 62030020018015515114311832.630.525.217.18.295.821.330.630.280.154.9844.9844.9834.9824.9824.9814.9804.9794.8114.318表3 R 1、R 2同时变化对V 0的影响(V i =12V,R =200 ,R L =1K )R 1( )R 2( )IREF ( A )V 0(V )1005001k 10k 20k 50k 100k 500k 1M1005001k 10k 20k 50k 100k 500k 1M1.31.31.31.31.31.31.31.31.34.9774.9804.9834.9915.0085.0475.1065.6316.276综合以上测试分析,可得如下结论:(1)TL431的动态稳压效果很好,稳压精度特别高.输入电压V i 、负载电阻R L 在一定范围内变化,对输出电压无明显影响.(2)在设计电路时必须保证TL431工作的必要条件,就是通过阴极的电流要大于0.6mA,通常取大于1mA.(3)确定稳压值的分压电阻取值不能太大,可取几百欧~几十千欧,一般取几千欧~十几千欧为好.对于第3点,原因是稳压值的精确计算公式应为:V 0=(1+R 1/R 2)V REF +R 1I REF ,IREF 是参考端的输入电流,在0.8~ 1.5 A 间,当R 1的值不太大时,R 1 I REF 的值极小,可忽略不记,简化为平常使用的公式:V 0=(1+R 1/R 2)V REF.但当R 1很大时,R 1 I REF 的值已不可忽略,公式V 0=(1+R 1/R 2)V REF 即不适用了[2].3 典型应用电路3.1 基准电压源电路由TL431构成的基准电压温漂小,又有相当的负载能力,且输出电压连续可调.其典型电路如图5所示,当R 1和R 2的阻值确定时,两者对V 0的分压引入反馈,若V 0增大,反馈量增大,TL431的分流也就增加,从而又导致V 0下降.显见,这个深度的负反馈电路必然在参考端的电压等于基准电压处稳定,此时V O =(1+R 1/R 2)V REF .选择不同的R 1和R 2的值可以得到从2.5V 到36V 范围内的任意电压输出.图中R 为限流电阻.特别地,当取R 1=R 2时,输出电压V 0=5V.若使R 1短路,R 2开路,即把R 端与K 端短接,此时则有输出电压V 0=2.5V,最适合用于DVM 或其它ADC 作基准电压源.52 宁德师专学报(自然科学版) 2008年2月当负载电流较大时,可采用三极管扩流,组成大电流基准电压源,电路如图6所示.图中的晶体管V 可根据负载电流的大小选用不同功率的晶体管,这时限流电阻R 也要相应增加其功率.3.2 恒流源电路由前面的分析可见,器件作为分流反馈后,参考端的电压始终稳定在2.5V,那么当接在参考端和地之间的电阻一定时,流过它的电流就应该是恒定的.利用这个特点,可以将TL431应用很多恒流电路中.如图7就是一个实用的恒流源电路,由于TL431的温度系数为50pp m / ,所以输出恒流的温度特性要比普通镜像恒流源或恒流二极管好得多.上述恒流电路中,由于没有电流反馈环节,所以当输出电流因某种原因发生变化时,不能通过自身的调节作用使输出电流近似不变.图8给出了一种改进型电路.图中晶体管V 1接成二极管,用于补偿V bc2的温漂,R 2为V 1提供了合适的电流,使其温度系数与V bc 2相同,从而使电路的温度特性得到改善.R 3为负载电流的取样电阻,当输出电流I L 增加时,R 3两端的电压也增加,致使V 2管的基极电压减小,I C 2减小,从而使输出电流减小.3.3 电压比较器电路图9是利用TL431构成的一种典型的电压比较器电路,该电路的比较电压为:2.5 (1+R 1/R 2)V.当V i >2.5 (1+R 1/R 2)V 时,TL431导通,V O =2V;当V i <2.5 (1+R 1/R 2)V 时,TL431截止,V O =V cc .由于TL431的动态输出阻抗很小,因此,该电路的输入输出波形跟踪良好.3.4 电压监视器电路图10是利用TL431参考端对输入电压的鉴别灵敏度高的特性,构成的一种电池电压监视电路.图53 第1期 潘玉成:可调式精密稳压集成电路TL431及应用中TL431用作电压比较器,其内部V REF 作为比较器的基准电压,调节电位器R P 可适应不同电压的电池组.当电池电压正常时,电位器的中点电位大于TL431的V REF 而使其导通,电流I k 经电阻R 2产生压降,绿色发光二极管V 1发光,这时V k =2V,R 4两端的电压小于V 2的导通电压而熄灭,V 2为红色发光二极管.当电池组电压低于正常值时,R P 的中点电位低于TL431的V REF 并使其截止,V k 升高,R 4两端的电压大于V 2的导通电压而使其发光.同时,由于TL431截止,通过R 2的电流减小,使其两端的电压小于V 1的导通电压而熄灭.3.5 过压保护电路图11(a)、(b)是采用TL431实现的过压保护电路,当电子整机的供电电压由于某种原因超过额定电压值时,使TL431的基准电压达到2.5V,阴阳极间呈低阻抗态,立即触发双向可控硅V 1(a 图)或单向可控硅V 2(b 图)导通,强大的短路电流瞬间即可将保险丝熔断,切断电源,实现电子整机的过压保护.3.6 大功率可调稳压电源利用TL431作电压基准和驱动外加场效应管V 1(K790)作调整管构成的输出电流大(约6A )、稳定性好的稳压电源电路,如图12所示.220V 的交流电压经变压器T 降压、桥式整流、C 1滤波.此外,V 3、V 4、C 2、C 3组成倍压电路(V d c =60V ),R P 、R 3 组成分压电路,TL431、R 1组成取样放大电路,V 2(9013)、R 2组成限流保护电路,场效应管V 1作调整管(可直接并联使用),C 5是输出滤波器电路.稳压过程是:当输出电压降低时,f 点电位降低,经TL431内部放大使e 点电位增高,经V 1调整后,b 点电位升高;反之,当输出电压增高时,f 点电位增高,当e 点电位降低,经V 1调整后,电b 点电位降低.当输出流大于6A,三极管V 2饱和,使输出电流被限制在6A 以内,从而达到限流的目的.该电路除电阻R 1选用2W 、R 2选用5W 外,其它元件无特殊要求.4 应用注意事项(1)应注意电流大小问题.流过TL431的最小电流必须大于1mA,否则失去稳压性能,最大不能超过100mA,否则就会损坏TL431.54 宁德师专学报(自然科学版) 2008年2月(2)应注意功耗问题.常见TO -92封装的TL431最大功耗为0.775W,TL431在电路的实际消耗为P O =V O I K ,V O 为输出电压,I K 为通过TL431的电流.因此,TL431只有在输出不超过7.75V 时才可输出100mA 电流,输出电压为15V 时,只能输出50mA 电流,这是因为受功耗限制的缘故.(3)应防止TL431发生振荡的问题.当TL431输出接有容性负载时,且当电容量在0.01 F ~1 F 之间,可能会发生振荡,但当输出电压大于15V,I K 大于10mA 可完全避免振荡的发生.(4)应注意取样电阻的选择问题.取样电阻的选材及布放,直接影响到稳压精度和温度特性,因此必须选用温度系数小、噪声小、功率裕量大的同型号精密电阻.5 结语本文根据TL431三端可调精密并联稳压器的内部结构及特点,从不同角度介绍了该器件一些典型的应用例子.大量实验和长期应用证明,TL431确是一片设计精巧、应用方便、性能可靠、性价比较高的稳压基准,应用前景广阔.参考文献:[1]雷开卓.TL431的原理及应用研究[J].电源技术应用,2001(4):34-36.[2]冯 玮.W LAN 技术的应用及其发展趋势[J].宁德师专学报(自然科学版)2005(3):281-283.[3]薛居宝.性能优良的TL 431[J].电子制作,2005(1):52-53.[4]李 杰.精密可调基准电压源及其应用[J].电子与仪表,1990(4):33-37.Characteristics and applicati on of TL 431adjustab l e precision voltage regul ator I CPAN Y u -cheng(N ingde V ocationa l and T echn i ca l Co lleg e ,F uan Fu jian 355000,Ch i na)Abst ract : Th is paper intr oduces the interna l structure of the TL431three-ter m ina l ad j u stab le precise para-l lel regulato r ,w orki n g pri n ciples and m a i n features .And it a lso presents t h e ana l y sis o f the typical app li c ation c ircuits ,and summ arizes so m e issues that this dev ice shou l d be pa i d attention to wh ile e mp loy i n g .K ey w ords : TL431;voltage-reference ;perfor m ance ;typ ical applicati o n55 第1期 潘玉成:可调式精密稳压集成电路TL431及应用。