TL431开关电源电路中的应用
TL43典型应用电路
TL431 典型应用电路及稳压电路TL431就是一个有良好得热稳定性能得三端可调分流基准源。
她得输出电压用两个电阻就可以任意得设置到从Verf(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。
TL431就是一种并联稳压集成电路。
因其性能好、价格低,因此广泛应用在各种电源电路中。
其封装形式与塑封三极管9013等相同。
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。
主要参数三端可调分流基准源可编程输出电压:2、5V~36V电压参考误差:±0、4% ,典型值25℃(TL431B)低动态输出阻抗:0、22Ω(典型值)等效全范围温度系数:50 ppm/℃(典型值)温度补偿操作全额定工作温度范围稳压值送从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。
封装:TO-92,PDIP-8,Micro-8,SOIC-8,SOT-23最大输入电压为37V最大工作电流150mA内基准电压为2、5V输出电压范围为2、5~36V内部结构TL431得具体功能可以用下图得功能模块示意。
由图可以瞧到,VI就是一个内部得2、5V得基准源,接在运放得反向输入端。
由运放得特性可知,只有当REF端(同向端)得电压非常接近VI(2、5V)时,三极管中才会有一个稳定得非饱与电流通过,而且随着REF端电压得微小变化,通过三极管图1得电流将从1到100mA变化。
当然,该图绝不就是TL431得实际内部结构,但可用于分析理解电路。
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TL431工作原理和应用电路
一、TL431介绍TL431是由美国德州仪器公司（TI）和Motorola公司生产的2.50~36V 可调精密并联稳压器，它是一种具有可调电流输出能力的基准电压源，TL431系列产品包括TL431C、TL431AC、TL431I、TL431AI、TL431M、TL431Y，共6种型号。
它们的内部电路完全相同，仅个别技术指标略有差异。
二、TL431内部结构该器件的符号如图1，三个引脚分别为：阴极(CATHODE)、阳极(ANODE)和参考端(REF)，参考电压为2.5V。
由内部电路图图2可以看出，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V1构成输入极，V3、V4、V5构成稳压基准，V7和V8组成的镜像恒流源与V6、V9构成差分放大器作中间级，V10、V11形成复合管，构成输出，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、单端输出直流放大器。
如其等效功能示意图如图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输出开关管等组成，参考端的输出电压与精密基准电压源Vref相比较，当参考端电压超过2.5V时，TL431立即导通。
三、TL431常用应用电路1、并联稳压器这是431用得最多的电路，输出电压Vout=(1+R1/R2)Vref。
选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2时，VO=5V。
由于参考极输入用的是射极跟随器，因此具有很高的输入阻抗，而输入电流很小。
对于此电路，基本分析步骤为：1）确定稳压电压2）确定负载最大电流3）根据输入电压Vin、稳压电压，限流电阻R确认TL431的工作电流（1mA~100mA）4）算出限流电阻R的功率，P=（Vin-Vout）*（Vin-Vout）/R，选择合适的电阻R例如输入电压12V，输出电压为3.3V，根据TL431的Ref引脚只需要uA级的电流就看实现稳压，因此R1和R2可选择K级电阻，K1这里选择15K，那么K2为47K，输出电压3.297V；负载电流Iout假设是30mA，流过TL431的电流IKA可以按照最小值1mA计算，那么输入电流Iin=Iout+IKA=31mA，那么电流电阻R≤（Vin-Vout）/Iin≈280Ω，可以取220欧姆，此时电阻功率P≈344mW，电阻可取3/4W的2010封装贴片电阻。
(完整)光耦合TL431联合用在开关电源中的电压反馈电路
光耦通常与TL431一起使用。
下面是led电源驱动芯片（开关电源芯片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG03655的部分电路。
两电阻串联取样到431R端与内部比较器进行比较.然后根据比出的信号再控制431K端（阳极接光耦那一端)对地的电阻，然后达到控制光耦内部发光二极管的亮度.（光耦内部一边是一发光二极管，一边是一光敏三极管)通过发光的强度.控制另一端三极管的CE端的电阻也就是改变了led电源驱动芯片（开关电源芯片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG0365检测脚的电流（1脚：电压反馈引脚,通过连接光耦到地来调整占控比）。
根据电流的大小,led电源驱动芯片（开关电源芯片）TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG0365就会自动调整输出信号的占空比,达到稳压的目的TL431是这样工作的：上图中的431不是用于稳压，而是用作一个电压门限开关。
它与R10、R11一起监测+12V电源的变化，当+12V升高时，431的K极和A极短接，然后将光耦发光二极管的阴极接地，光耦导通,电源芯片TMG0165的第一管脚（FB）被拉低,芯片便调整输出占空比，使+12V电压降低。
当+12V降低时，光耦不导通，电源芯片FB端为高电平，它就调整输出占空比，使+12V升高。
TL431的原理框图如下TL431用作稳压电路时，典型电路如下当输入电压变化时，431会将变化的电压通过电流的作用转化到输入端的电阻上。
其过程为:当输入端电压升高时，431的K极和A极间的三极管CE极电流增大,即电流Ik变大（而R1和R2上的电流不变）,输入端的电阻上的压降升高，从而保证Vka不变；当输入端电压降低时，431的K极和A极间的三极管CE极电流减小，即电流Ik减小(而R1和R2上的电流不变），输入端的电阻上的压降减小,从而使Vka不变.。
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。
开关电源电路中的TL431(三)
开关电源环路中的TL431作者：安森美半导体产品线应用工程总监Christophe Basso 来源:电子设计应用2009年第6期采用TL431实现的3类补偿器图1所示是采用TL431的3类补偿器。
它创建了一个在原点处的极点f po、两个极点f p1和f p2，加上两个零点f z1和f z2。
得益于这个配置，设计人员能够在交越频率提升相位最多达180°的理论限制值。
图1 采用TL431构建的3类补偿器受到存在的快通道的牵制，而快通道会通过R LED引发额外的调制遗憾的是，如参考中描述的那样，这个特别布局中的LED电阻(R LED)充当两个角色：一个用于中频带增益，另一个用于额外的零点位置。
下面的传递函数对此进行了确认：因此，找出恰当的组合，让R LED在提供恰当增益的同时也提供所需要的零点位置，就仍能确保R LED满足最低偏置条件——这个道理易懂，实践起来却远非易事。
造成这种状况的原因就是快通道的存在，这快通道与由R1和R lower构成的分压器并联，是其中一部分输出电压经过的路径。
如果R LED完全用于偏置目的，且没有交流连接至输入电压V out，它就肯定会从等式(1)中所示的任何极点/零点组合中消失。
问题在于快通道问题来自于R LED连接至输入信号V out。
在典型的基于运算放大器的配置中，输入调制通过感测V out的R1和R lower电阻桥单独转换至输出。
在应用TL431的配置中，由于R LED连接至V out，R LED也会出现在调制通道，并充当传递函数的功能。
当C1短路时，也就是在高频时，V out调制通过电阻桥至LED的传输就消失，而TL431成为一个简单的齐纳二极管，固定着LED阴极电势。
然而，由于这条经R LED通往V out 的链路，调制仍然到达LED，并因此到达V FB，对光耦合器电流的影响如下所示：与上述等式相当的原理图如图2所示，其中，尽管R1/R lower和U1之间不存在链路(由于C1短路)，但单独流过R LED的调制电流仍会到达输出，如图中右侧所示。
TL431特性及应用
1 TL431的简介德州仪器公司（TI）生产的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。
它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值（如图2）。
该器件的典型动态阻抗为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。
左图是该器件的符号。
3个引脚分别为：阴极（CATHODE）、阳极（ANODE）和参考端（REF）。
TL431的具体功能可以用如图1的功能模块示意。
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，通过三极管图1 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。
2. 恒压电路应用前面提到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。
如图2所示的电路，当R1和R2的阻值确定时，两者对Vo的分压引入反馈，若V o增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致Vo下降。
显见，这个深度的负反馈电路必然在VI等于基准电压处稳定，此时V o=(1+R1/R2)Vref。
选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出，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 。
当然，这个电路并不太实用，但它很清晰地展示了该器件的工作原理在应用中的方法。
将这个电路稍加改动，就可以得到在很多实用的电源电路，如图3，4。
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。
(完整版)TL431及PC817在开关电源中的应用
TL431及PC817在开关电源中的应用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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TL431的应用
1、介绍
后备式电源的安全运行需要将输入和输出隔离，这种隔离需要保证控制芯片不能直接对输入和输出电压进行侦
测。
由于输入控制输出，一个用于控制输出的误差信号必须从输出得到，这篇应用文章主要讨论了一种应用 AS431
和光耦 4N27 实现电压反馈的简单方法。
2、电源电路
图一显示了一种简单的反激调整器，用电流型控制芯片 AS3842 控制输出， AS431 被用来侦测输出电压的参考
和反馈误差放大器，并产生相应得误差放大信号，然后误差电压信号转化成误差电流信号通过光耦 4N27 送到原边。
3、光耦
目前，光耦器件制造厂商在光耦元件的处理以及封装技术上得到了关键的提高，得到更好的传输比（ current
transfer ratio CTR ）误差和更长时间的可靠性。
当设计光耦反馈电路的时候，设计人员应该注意到光耦正向二极管的电流，因为它直接关系到器件的电流传输比
CTR 和器件长时间内的可靠性，就像灯丝一样，光耦二极管在遭受较高电流时将老化，损坏。
光耦的增益带宽随着
二极管正向电流增加而相应增加，带宽的控制由输出晶体管参数的变化来调制。
值得一提的是，输出晶体管基极和
集电极间的米勒电容将使光耦的带宽下降。
一个好的光耦反馈环不但需要提高整体可靠性，还需要保证系统的响应
速度。
4、设计实例参考
图二显示了反激电路电压反馈环，为了保证 5V 电压的稳定输出， Vcomp 必须跟随输出电压，输出电压通过两
个 2.5k 的电阻分压，结果送到 AS431 误差反馈网络，误差反馈的输出电压 Vcathode 被转化成与二极管成比例的
电流信号，此处光耦起到隔离原边二次侧的作用，并产生与二极管电流成比例的集电极电流（即光耦的三极管的集电极），因为光耦连接到 Vcomp 脚，光耦输出电流就是 Icomp 电流，在一般运行状态下，更高的输出电流促使
Vcathode 下降，导致流过光耦二极管电流增加，发光二极管发光增强，使得三极管接受到的信号增加，使得集电极
电流增加，即 Icomp 增加，从而使得 Vcomp 下降， Vcomp 下降使得 PWM 占空比减小，输出电压下降。
5、光耦工作电流
此设计实例显示了由最大 Icomp 决定的二极管工作电流，为了得到随着 Icomp 线性变化的 Vcomp ，需要让
Icomp 工作于稍大于最大 Icomp 源极电流的线性工作区。
图三显示了其线性工作区
因为 Icomp 源极电流等于光耦输出电流，所以光耦输出电流同样在 Icomp 线性区域内
调制，当知道光耦输出电
流，我们就可以通过光耦资料上的输出电流二极管电流对比图得到，图四显示了 4N27 输出
电流同二极管电流的关
系图。
典型的 AS3842 最大的源极电流为 800 m A 。
使用图四，假定在 10mA 二极管电流处 CRT
为 0.1 ，则需要
得到二极管 800 m Aicomp 需要的二极管电流为 8mA 。
6、 AC 增益分析
当光耦二极管电流确定了后，电阻 R1 就可以确定下来，限流电阻 R1 是为了保证输出
电压可靠调整和合适的
动态响应速度的， Vcathode 是二极管电流 Idiode 和 R1 的一个函数，同时 Vcathode 必
须大于 2.5V 以得到合适
的工作特性。
(本人注：Vk 即为TL431阴极电压)
即
R1 〈 162
取 82
Vk=3.14V
R1 在电源控制环中也有很大的作用 , 下列等式是从小信号模型中得到 : （本人注：以上公式推导出，是在交流信号处理时，直流电源Vo相当于短路）
在稳态运行中 , V COMP 工作于线性区域 ,
从式三
由等式 4:
7、其他考虑
R2 ，一个 2K 的电阻并联于二极管和 R1 ，目的是为了提供最小的阴极电流，确保在最
小二极管电流工作情况
下， AS431 能正常工作，另外，一个小的滤波电容连接在 Vcomp 脚边，用于吸收从光耦到
控制 IC 之间导线引
入的高频干扰，因为光耦小信号中的极点与光耦的直流工作点关系很大，所以增加了一个从
Vreg 到 Vcomp 这间
的电阻来分流以提高控制环的稳定性（图 1 中 IC 两脚）。