TL431相位补偿
前言：回授迴路的設計需要仔細地思考與分析。未被發現的不良回授路徑很容易被忽略，並且會危害電路設計。本文將探討一種常見的回授電路，與設計人員所面臨的潛在問題，並將提出這些問題的解決方案。
TL431／光耦合器回授電路
TL431與光耦合器是電源轉換器設計人員常用的一種組合。但若不謹慎思考與設計，此組合會讓工程師感到十分棘手。本文將討論許多經驗不足甚至連部份有經驗的設計人員皆容易落入的窠臼。
圖1是典型電路。R1與R2組成的電阻分壓器在輸出電壓達到目標值時，會讓R1與R2的接點電壓剛好等於TL431的內部參考電壓。電阻R3以及電容C1與C2提供TL431所需的回授迴路補償以便穩定控制迴路。迴路增益值決定後，即可計算這些元件值並將它們加在一起。
圖1：典型的TL431回授電路。
圖1的TL431電路增益可由下列公式計算：
其中Zfb等於:
ω則代表角速度（radians/sec）。
光耦合器迴路增益＝（R6/R4）×光耦合器電流轉換比（Current Transfer Ratio；CTR），設計人員必須知道光耦合器的電流轉換比，才能計算該增益。
但實際轉移函數是由光耦合器的LED電流決定，所以圖1的TL431電路總增益還包括另一因數。該函數是（Vout-Vcathode）／R4，其中Vout等於進入TL431的Vsense電壓，這使得TL431與光耦合器的「總增益方程式」等於：
上式的+1項在本文裡代表「隱藏」的回授路徑，只要Zfb/R1遠大於1即可忽略。在後面的示波器圖片中，將進一步解釋和顯示該項的影響，我們現在先假設這個公式是正確的。 設計人員只要將電源轉換器的各項增益元素相乘，就能得到不考慮回授電路影響下的轉換器開迴路增益。這些元素包括：變壓器圈數比；PWM主動輸出濾波器元件效應和TL431增益以外的相關負載效應；以及光耦合器的影響。
轉換器會在特定的開關頻率下操作。設計人員知道開迴路總增益須在低於該頻率6分之1的某個點跨過0dB，因此多數設計人員會留下適當的元件公差，其它人則會將跨越點設計在大約該頻率10分之1的位置。在此例中，我們假設開關頻率固定為100kHz。
由於已知控制到輸出增益（control-to-output gain）在目標跨越頻率點的增益值，接下來只要讓TL431回授迴路和光耦合器的增益等於該增益值的倒數即可。
設計人員已知道要在什麼樣的頻率下，才能讓TL431的迴路在相位增益大於45度的位置跨越0dB，因此他們現在可以選擇該迴路的零件。
如果TL431的電路增益必須超過20dB，那只要選擇正確的R3電阻以及C1和C2電容，就能決定TL431增益曲線。此時設計人員可將+1項忽略，因為它遠小於TL431的增益。
圖2是轉換器的控制到輸出增益圖，它在10kHz目標跨越點的增益為0.1或-20dB，這表示回授迴路在零跨越點的增益必須等於+20dB或10倍。
圖2：轉換器的控制到輸出增益圖。 設計人員現能決定他們所想要的迴路響應，然後選擇適當的R1﹐R2﹐R3﹐R4﹐R6﹐C1和C2。
為了簡化設計起見，此處讓R4等於R6，同時選擇電流轉換比等於100的光耦合器（亦即通過LED的每個毫安培電流都會讓電晶體輸出1個毫安培電流）。
為讓10kHz增益值等於10，R3必須等於10倍的R1。TL431增益曲線在0dB點後應逐漸下滑，但由於設計人員仍需一定程度的相位增益，所以選擇C2時應令其
20kHz阻抗值等於R3。設計人員要求低頻部份的增益較高，但0dB跨越點的相位增益要大於45度，所以選擇1kHz阻抗等R3的C1值。
圖3：控制到輸出、TL431和總系統迴路增益的頻率關係圖。 圖3顯示控制到輸出（實線）、補償增益（點線）和系統總增益（虛線）的最初開迴路增益圖。這份設計在此例中工作很理想：總迴路增益會在10kHz處跨越0dB（在圖3中，垂直座標值等於1之處），每10倍頻的增益斜率則為20dB，這能提供設計人員所要的相位邊限。
然而實際應用不一定能達到這些理想條件。我們將以一個控制到輸出增益為+20dB的例子做為說明，發現就算遵守前面例子的同樣規則，並忽略增益方程式的+1項，結果卻有很大不同。
區別在於根據設計，+1項會使TL431與光耦合器的增益，絕不會降到光耦合器本身增益以下。這是由於TL431感測的訊號，同樣會出現在提供電流給光耦合器的電壓源，這也就是所謂的「隱藏迴路」。隨著TL431增益值降到0dB以下，它會變成很穩定的電壓。然而電壓源（圖1的+Vout）上的任何訊號，仍會透過光耦合器在電流上產生訊號。
對設計人員而言，選擇R3等於1/10 R1，意味著圖1電路的+Vout點若出現10kHz 100mV弦波訊號，TL431陰極就會產生與+Vout訊號反相的10mV
訊號。這個設計會在R4電阻兩端造成110mV訊號（其中100mV來自電阻的+Vout端，10mV來自TL431陰極）。電路需要10mV訊號才能在10kHz得到0dB增益值，這使總迴路增益在所要求的10kHz跨越點仍為+20dB。
隨著頻率繼續升高，誤差放大器輸出訊號會越來越弱。但來自訊號源的訊號依然不變，通過電阻R4的電流也繼續由+Vout電壓主導。
這表示隨著誤差放大器的增益通過0dB，由TL431和光耦合器電路組成的回授迴路增益曲線將逐漸平坦，並如下圖4所示固定於1或0dB （點線）。
圖4：增益元件控制到輸出、回授電路和總開迴路增益的增益圖。 解決此問題的方法是在R4與Vout間增加一個濾波器，讓R4有穩定的電壓源。在此例中使用濾波器和串聯穩壓器的典型做法如圖5所示。
圖5：包含濾波電路的回授迴路。 圖6是增加濾波電路後的增益曲線，可以看出它產生我們所要的TL431增益曲線。
圖6：在R4與Vout之間增加濾波器所得到的效果。 我們還建立一個電路，來展示增加濾波器的效果並進行測試。圖7即為測試所用的電路。
圖7：測試電路。 為了測量電路的迴路增益，先在R9兩端加上一個訊號，然後測量兩個電路點之間的電壓。第一個要測量的電路點是R9與R7的接點。 第二個電路點則視測量對象為TLV431增益或光耦合器輸出而定。若要測量TLV431增益就將它接到TLV431的陰極，若要測量CNY17就連接到光電晶體的射極。
圖8顯示TLV431的增益與相位圖，圖9則是CNY17射極的增益與相位圖。
圖8：TLV431的增益。
圖9：CNY17的增益。
圖10：測試電路的增益圖。
圖11：測試電路的相位圖。 測量過程中以不同頻率得到的增益值，顯示於之後的示波器圖上。圖12與13顯示增益值的相對改變情形。
圖12：10Hz的電壓。
圖13：50Hz的電壓。 最上面的波形是以差動方式將訊號加到R9兩端（圖7中的A點），然後測量R9與R7的連接點所得到的波形。下面的波形是加到TLV431陰極的訊號（圖7中的B點），中間的波形則是光耦合器的射極電壓波形（圖7中的C點）。 可以看出光耦合器射極與TLV431陰極的電壓相位剛好相差180度，TLV431訊號振幅也略大於光耦合器的光電晶體射極，這正是電流轉換比小於1所造成的影響。最後，我們還看到TLV431與光耦合器的50Hz波形振幅都小於10Hz時的振幅。
圖14：100Hz的電壓。
圖15：500Hz的電壓。 增益會隨著頻率升高而逐漸下降。但從迴路響應圖形可以看出光耦合器的增益或振幅會逐漸穩定，TLV431的增益則會繼續下降。從圖10可以看出這應出現在500Hz左右。
為了更方便觀察這些效應，接下來的幾張示波器圖片都使用較大的輸入訊號。
TL431的工作原理
TL431的工作原理
TL431是一种广泛应用于电子设备中的三端稳压器。它具有高精度、低温漂移和低动态输出阻抗等特点，被广泛应用于电源管理、电压参考和电流限制等领域。下面将详细介绍TL431的工作原理。
一、TL431的基本结构
TL431是一种基于二极管结构的三端稳压器。它由一个稳压二极管、比较器和一个放大器组成。稳压二极管的作用是产生一个与参考电压相关的稳定电压。比较器用于比较输入电压与稳定电压的大小，并产生一个误差信号。放大器则用于放大误差信号，并驱动输出端的电流。
二、TL431的工作原理可以分为三个阶段：起始阶段、调整阶段和稳定阶段。
1. 起始阶段：当电源打开时，输入电压通过稳压二极管供电给比较器和放大器。此时，比较器的输出为高电平，放大器的输出为低电平。输出端的电流为零。
2. 调整阶段：在起始阶段，输出端的电流为零，输入电压通过稳压二极管供电给比较器和放大器。当输入电压超过参考电压时，比较器的输出变为低电平，放大器的输出变为高电平。此时，输出端的电流开始增加。
3. 稳定阶段：在调整阶段，输出端的电流逐渐增加，直到达到稳定状态。在稳定状态下，比较器的输出与放大器的输入相等，输出端的电流保持稳定。如果输入电压发生变化，比较器会根据误差信号调整输出端的电流，以维持稳定的输出。
三、TL431的特点
TL431具有以下几个特点：
1. 高精度：TL431的输出电压精度可以达到0.5%。这使得它在需要高精度稳压的应用中得到广泛应用。 2. 低温漂移：TL431的输出电压对温度的变化非常敏感，但其温度漂移很小。这使得TL431在温度变化较大的环境中依然能够提供稳定的输出。
3. 低动态输出阻抗：TL431的输出端具有低动态输出阻抗，这意味着它能够提供较低的输出阻抗，从而提高电路的稳定性和响应速度。
4. 宽工作电压范围：TL431能够在较宽的工作电压范围内工作，通常可以达到2.5V至36V。
TL431的工作原理 2
TL431的工作原理
TL431是一种常用的三端稳压器，广泛应用于电源管理和电路控制中。它具有稳定的输出电压和良好的温度稳定性，被广泛用于电源电压调节、电流限制和电压比较等应用。本文将介绍TL431的工作原理，包括引言概述、正文内容和总结。
引言概述：
TL431是一种基于二极管的稳压器，它通过反馈机制来调节输出电压，使其保持在设定值附近。它的工作原理基于参考电压和比较电压之间的关系，通过控制电流来调节输出电压。下面将详细介绍TL431的工作原理。
正文内容：
1. 参考电压源
1.1 内部参考电压源：TL431内部集成为了一个参考电压源，通常为2.5V。这个参考电压源是通过一个稳流二极管和一个温度补偿电路实现的，能够提供一个稳定的参考电压。
1.2 外部参考电压源：除了内部参考电压源，TL431还可以使用外部参考电压源。通过将外部参考电压与TL431的参考电压进行比较，可以实现更高的精度和灵便性。
2. 比较电压
2.1 输入电压：TL431的输入引脚与电源电压相连，它将输入电压与参考电压进行比较。
2.2 反馈电压：TL431的输出引脚与负载相连，它将输出电压与参考电压进行比较。 2.3 比较结果：通过比较输入电压和反馈电压，TL431能够判断输出电压是否达到设定值，并根据比较结果来调节输出电压。
3. 控制电流
3.1 参考电流：TL431内部集成为了一个参考电流源，它将参考电压源提供的参考电压转换为一个稳定的电流。这个参考电流与比较电压之间的关系决定了TL431的工作状态。
3.2 调节电流：根据比较结果，TL431会通过控制电流来调节输出电压。当输出电压低于设定值时，TL431会增加控制电流，使输出电压升高；当输出电压高于设定值时，TL431会减小控制电流，使输出电压降低。
4. 反馈回路
4.1 反馈电阻：为了实现稳定的输出电压，TL431需要与反馈电阻相连。通过调整反馈电阻的值，可以改变TL431的工作状态和输出电压。
TL431的工作原理 3
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三端稳压器件，其工作原理基于反馈控制电路。本文将详细介绍TL431的工作原理，包括其基本原理、工作方式、特性以及应用领域。
一、基本原理
1.1 参考电压源
TL431的基本原理是通过一个内部的参考电压源来实现稳定的输出电压。该参考电压源通常采用稳流二极管和温度补偿电路，能够提供一个稳定的参考电压。
1.2 反馈比较
TL431通过将输出电压与参考电压进行比较，从而实现反馈控制。当输出电压低于参考电压时，TL431会自动增加其输出电流，以提高输出电压；反之，当输出电压高于参考电压时，TL431会减小其输出电流，以降低输出电压。
1.3 反馈环路
TL431通过内部的反馈环路来实现稳定的输出电压。该反馈环路包括一个比较器和一个误差放大器，能够对输出电压进行精确的控制。当输出电压发生变化时，反馈环路会自动调整TL431的输出电流，以使输出电压保持稳定。
二、工作方式
2.1 调整模式
TL431可以通过外部电阻分压来调整输出电压。当输出电压低于设定值时，TL431会自动增加输出电流，使输出电压回到设定值；反之，当输出电压高于设定值时，TL431会减小输出电流，使输出电压回到设定值。
2.2 过载保护
TL431还具有过载保护功能。当负载电流过大时，TL431会自动减小输出电流，以保护电路免受过载损坏。这种过载保护机制使得TL431在实际应用中更加可靠。
2.3 温度补偿
TL431还采用了温度补偿电路，能够在不同温度下提供稳定的输出电压。温度补偿电路能够根据环境温度的变化来调整TL431的输出电流，以保持输出电压的稳定性。
三、特性
3.1 稳定性
TL431具有很高的稳定性，能够在不同负载条件下保持输出电压的稳定性。这种稳定性使得TL431成为广泛应用于电子电路中的稳压器件。
3.2 精度
TL431的输出电压精度很高，通常在几个mV范围内。这种高精度使得TL431在需要精确控制电压的应用中得到广泛应用，如电源管理、电压参考等领域。
TL431及TLP521的光耦反馈电路几种连接方式及其工作原理
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- - 优质资料 在一般的隔离电源中，光耦隔离反馈是一种简单、低成本的方式。但对于光耦反馈的各种连接方式及其区别，目前尚未见到比较深入的研究。而且在很多场合下，由于对光耦的工作原理理解不够深入，光耦接法混乱，往往导致电路不能正常工作。本研究将详细分析光耦工作原理，并针对光耦反馈的几种典型接法加以对比研究。
1 常见的几种连接方式及其工作原理
常用于反馈的光耦型号有TLP521、PC817等。这里以TLP521为例，介绍这类光耦的特性。
TLP521的原边相当于一个发光二极管，原边电流If越大，光强越强，副边三极管的电流Ic越大。副边三极管电流Ic与原边二极管电流If的比值称为光耦的电流放大系数，该系数随温度变化而变化，且受温度影响较大。作反馈用的光耦正是利用“原边电流变化将导致副边电流变化”来实现反馈，因此在环境温度变化剧烈的场合，由于放大系数的温漂比较大，应尽量不通过光耦实现反馈。此外，使用这类光耦必须注意设计外围参数，使其工作在比较宽的线性带内，否则电路对运行参数的敏感度太强，不利于电路的稳定工作。
通常选择TL431结合TLP521进行反馈。这时，TL431的工作原理相当于一个内部基准为2.5 V的电压误差放大器，所以在其1脚与3脚之间，要接补偿网络。
常见的光耦反馈第1种接法，如图1所示。图中，Vo为输出电压，Vd为芯片的供电电压。信号接芯片的误差放大器输出脚，或者把PWM 芯片(如UC3525)的内部电压误差放大器接成同相放大器形式，信号则接到其对应的同相端引脚。注意左边的地为输出电压地，右边的地为芯片供电电压地，两者之间用光耦隔离。
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TL431的工作原理
引言概述：
TL431是一种常见的三端稳压器，广泛应用于电子电路中。它具有精确的参考电压和高稳定性，可以用于电源管理、电压调节和电流限制等功能。本文将详细介绍TL431的工作原理。
正文内容：
1. TL431的基本原理
1.1 参考电压源：TL431内部集成了一个参考电压源，通常为2.5V。这个参考电压源是通过一个带有稳流二极管的电流源来实现的。稳流二极管通过调整电流源的电流来保持参考电压的稳定性。
1.2 反馈比较器：TL431内部还包含了一个反馈比较器，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，反馈比较器会输出高电平；当输入电压低于参考电压时，反馈比较器会输出低电平。
2. TL431的工作原理
2.1 反馈调节：TL431通过反馈调节的方式来实现电压的稳定输出。当输入电压高于参考电压时，反馈比较器输出高电平，控制TL431内部的功率晶体管导通，将多余的电压通过负载电阻放电，使输出电压稳定在参考电压附近。
2.2 电流限制：TL431还可用于电流限制功能。当负载电流超过设定值时，TL431会自动降低输出电压，从而限制电流。这是通过控制反馈比较器输出低电平，关闭功率晶体管来实现的。
2.3 温度补偿：TL431还具有温度补偿功能，可以在不同温度下保持输出电压的稳定性。这是通过在反馈电路中引入温度补偿元件来实现的。 3. TL431的应用领域
3.1 电源管理：TL431广泛应用于各种电源管理电路中，如开关电源、稳压电源等。它可以提供稳定的输出电压，保护负载电路免受过压或过流的损害。
3.2 电压调节：TL431可用于电压调节电路，如电压稳定器、电压比较器等。它可以根据输入电压和参考电压的比较结果，控制输出电压的稳定性。
3.3 电流限制：由于TL431具有电流限制功能，它可以用于电流限制电路，如电流限制器、电流保护开关等。它可以保护负载电路免受过流损害。
TL431参数设计
1、Rlow的取值：
Rlow的值不是任意取的，要考虑两个因素:
1) 431参考输入端的电流,一般此电流为2uA左右,为了避免此端电流影响分压比和避免噪音的影响,一般取流过电阻Rlow的电流为参考段电流的100倍以上,所以此电阻要小于2.5V/200uA=12.5K.
2) 待机功耗的要求,如有此要求,在满足《12.5K的情况下尽量取大值.
根据上述两条，可取Rlow=10K。
根据TL431的特性，Rup、Rlow、Vout、Vref有固定的关系：uplowoutreflowRRVVR，则()outrefuplowrefVVRRV，式中，Vref为TL431参考输入端电压，Vref=2.5V，带入数据的10upRK。
2、R5的取值：
TL431的死区电流为1mA，也就是Rs的电流接近于零时，也要保证431有1mA的电流，所以R5<=1.2V/1mA=1.2K即可（1.2为发光二级管的导通压降）。
除此以外也是功耗方面的考虑，R5是为了保证死区电流的大小，R5可要也可不要，当输出电压小于7.5V时应该考虑必须使用，原因是这里的R5既然是提供TL431死区电流的，那么在发光二极管导通电压不足时才有用，如果发光二极管能够导通，就可以提供TL431足够的死区电流，如果Vo很低的时候，计算方法就改为R5=（Vo-Vk）/1mA（这里Vk=Vr-0.7=1.8V）；当Vo=3.3V时R5从死区电流的角度看临界最大值R5=（3.3-1.8）/1mA=1.5k，从TL431限流保护的角度看临界最小值为R5=（3.3-1.8）/100mA=15Ω。当Vo较高的时候，也就是Vo大于Vk+Vd的时候，也就是差不多7.5V以上时，TL431所需的死区电流可以通过发光二极管的导通提供，所以这是可以不用R5。
3、Rs的取值：
Rs的取值要保证高压控制端取得所需要的电流，假设用PC817的电流传输比CTR=0.8-1.6，取低限0.8，要求流过光二极管的最大电流Ifmax=6/0.8=7.5mA，所以Rs的值Rs<=(5-2.5-1.2)/7.5=173，光二极管能承受的最大电流在50mA左右，TL431为100mA，所以我们取流过Rs的最大电流为50mA，Rs>（5-2.5-1.3)/50=26。要同时满足这两个条件：26
典型的TL431反馈电路
设计反馈回路要求进行认真的考虑及分析。我们总是容易忽视那些不需要的“隐性”反馈路径,这对电路设计可能会造成损害。本文将讨论一种最常见的反馈电路、设计人员可能面临的问题,并将重点讨论问题的解决方案。
TL431／光耦合器反馈电路
TL431加光耦合器配置是许多电源转换器设计人员所喜欢的组合。但是,如果设计不仔细,考虑不周到,就会出现设计问题。本文将讨论许多经验欠缺的设计人员都很容易误入的陷阱,甚至某些经验丰富的设计人员都难以幸免。
图1给出了一个典型的电路。R1和R2设置分压器,这样在所需的输出电压上,R1与R2的结电压等于TL431的内部参考电压。电阻R3以及电容C1和C2在TL431周围提供了所需的反馈回路补偿,可稳定控制回路。确定其他部分的回路增益后,我们将计算并添加上述组件。
图1中TL431周围的电路增益根据以下公式计算：
这里的Zfb为
而w指每秒弧度。
要想知道光耦合器回路的增益,就需要了解光耦合器的电流传输率(CTR)。光耦合器的增益计算如下：(R6/R4)×CTR,即：
不过在图1中,TL431电路的总增益还包括另外的因素,因为实际传输函数取决于通过光耦合器LED的电流。函数为：(Vout-Vcathode)/R4,这里的Vout等于进入TL431的Vsense电压。我们可以得到TL431和光耦合器的“总增益方程式”如下：
在本文中,+1这一项是“隐性的”反馈路径,只要Zfb/R1这一项远远大于1,就可以对其忽略不计。
设计人员将电源转换器各增益因素相乘,就得到电源转换器的开路增益,它是频率的函数,不受反馈电路的影响。除TL431的增益之外,增益因素包括：变压器匝比、PWM工作输出滤波器组件效应及相应的负载效应,还包括光耦合器效应。
图1 典型的TL431反馈电路
转换器以专用开关频率工作。设计人员知道,总开环增益在低于频率六分之一的一点上肯定会穿越0dB。大多数设计人员都会为组件和其他设计方案预设容限,大约在十分之一值时就会穿越0dB。在本例中,我们假定这种情况成立,那么开关频率就固定为100kHz。
TL431的工作原理 5
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。它被设计成一个可调的精密电压参考源，具有高精度和低温漂移特性。本文将详细介绍TL431的工作原理及其应用。
一、基本原理
1.1 内部比较器
TL431内部包含一个比较器，用于将输入电压与参考电压进行比较。比较器的输出信号将控制TL431的工作状态。
1.2 参考电压源
TL431的参考电压源是通过一个电阻分压网络产生的。这个网络可以根据需要调整，以产生所需的参考电压。参考电压源的稳定性和精度对TL431的工作性能起着重要作用。
1.3 反馈回路
TL431的输出端与输入端通过一个反馈回路相连。这个回路通过调整输入电压，使得比较器的输出保持稳定。反馈回路中的元件选择和设计对于保持输出电压的稳定性和精度至关重要。
二、工作原理
2.1 开关特性 TL431根据比较器的输出状态来控制其开关特性。当输入电压高于参考电压时，比较器输出高电平，TL431处于导通状态；当输入电压低于参考电压时，比较器输出低电平，TL431处于截止状态。
2.2 稳压特性
通过调整参考电压源，可以使TL431输出稳定的电压。当输入电压波动时，反馈回路会调整输入电压，以保持输出电压的稳定性。TL431的稳压特性使其广泛应用于电源管理和电压参考电路中。
2.3 温度补偿特性
TL431具有良好的温度补偿特性，可以在不同温度下提供稳定的输出电压。这一特性使得TL431在各种环境条件下都能够可靠地工作。
三、应用领域
3.1 电源管理
TL431广泛应用于电源管理电路中，如开关电源、稳压器和电池充电器等。它可以提供稳定的参考电压，确保电源输出的稳定性和精度。
3.2 电压参考源
由于TL431具有高精度和低温漂移特性，它经常被用作电压参考源。它可以提供稳定的参考电压，用于校准和测量电路。
3.3 温度补偿电路
由于TL431具有良好的温度补偿特性，它常被用于温度补偿电路中。通过与其他元件结合，可以实现对温度变化的自动补偿，提高电路的稳定性和精度。
[电子工程] 干货：开关电源TL431环路传递函数推导
干货：开关电源TL431环路传递函数推导
开关电源常用的TL431环路接法是使用2型补偿器，本文将对这种补偿环路的原理进行说明，并推导传递函数，加深理解的同时，给实际电路设计提供理论指导。本文如有谬误之处，欢迎指正。
图1 2型TL431环路接法一
图2 2型TL431环路接法二
1. 静态工作点设置
根据TL431的规格书，其内部等效电路如图3所示，由内部集成的2.5V基准电压Vref，运放和三极管组成。根据开环运放特性可知，当REF引脚上的电压小于Vref(2.5V)时，运放输出低电平，三极管截止关断，TL431阴极没有电流;当REF引脚上的电压大于Vref时，运放输出高电平，三极管饱和导通;只有当REF引脚电压与Vref相差不大时，三极管才工作于线性放大区，与负反馈的闭环运放工作情况类似，此时有接近恒定的阴极电流通过TL431。由此可知，要想TL431工作在放大状态，其阴极电流有最小值要求，根据规格书如图4所示可知，阴极电流最小为1mA。
图3 TL431内部等效电路
图4 TL431规格书
首先简单分析下反馈调节过程，假设当负载加重而导致输出电流增大，而输出电压Vout减小，由电阻R1和电阻R2分压而得到的反馈电压也减小，其连接在TL431的REF端，从而使得TL431的净输入(VREF-Vref)随之减小，导致TL431从Vout得到的灌电流(sink current)也减小，通过光耦传递的电流也减小，使R6形成的压降减小，最终进入控制芯片的Vfb增大，占空比增大，输出Vout增大。因此可知，当光耦电流为0最小时，占空比最大，光耦电流最大时，占空比最小。当光耦电流为0时，由于需要满足TL431阴极电流最小1mA的要求，需要在光耦的发光二极管并联一个偏置电阻R5，以提供TL431所需要的阴极电流，
其中，Vf为光耦发光二极管压降。
另外电阻R4有个最大值限制，当光耦电流最大时，CTR最小时，TL431阴极电压最小时，得到R4最大值，
TL431的反馈回路设计
TL431内部有较好的参考电压和运放,成为工业界减少控制回路成本的好方法.
本文是有关TL431的反馈回路设计.
1． 通常放大器反馈
如图1,由运放和参考构成的电路(在非隔离电路通常由脉宽控制器提供)2型补偿网络.适用于被多数工程师采用的电流模控制.
低频增益由R1 C1提供.数倍低于带宽的频率有一个零点,中频带增益由R2比R1决定.根据功率部分特性确定的高频段,电路又
是积分形式,增益由R1C2决定.
波特图如下: 用TL431实现分立器件的功能没什么不同.如图2.
区别是1. R5上拉电阻(提供足够电流).2. 431电路驱动能力不强,但输出接高阻抗,工作很好.
也是一个2型补偿网络.
******图太多,不贴了,详细的见pdf file.*******************
2． TL431 隔离应用
图3是隔离的应用.
与图2最大区别是输出不是电压Ve,而是光耦电流.电流由:TL431电压增益;R5; Vo 决定.(图2传函与R5,Vo无关).C3代表光
耦输出电容和频响rolloff.图3也是一个2型补偿网络. A. 低频段:
TL431放大器由C1R1构成的积分器的增益高,是补偿网络的主导.
图4a给出低频等值电路
B. 中频段:
TL431积分器达到单位增益,超过这点,积分器输出减弱.然而总有Vo通过R5流过光耦提供增益(它是中频段的主导).图5给出中频等值电路.交越频率在中频段,设计R5达到想要的交越频率.
C. 高频段:
高频段遇到光耦自身的极点(由图6a中C3代表).图6b显示光耦增益的折点.好的光耦能到10k.然而折点是偏值电流的函数.大
电流对应高带宽.在额定电流下取小R5.(有些R5被集成在控制器中不易改变).
D. 合成:
将低中高频合成,还是一个2型补偿网络.
见到许多电路用TL431作为稳压管,没有在低频得到好处(R1C1). 由于理解不好和没有测量验证,导致坏的瞬态响应和负载调整