TL431常用應用電路圖解析

一、TL431介紹

TL431是由美國德州儀器公司（TI）和Motorola公司生產的2.50~36V可調精密并聯穩壓器，它是一種具有可調電流輸出能力的基準電壓源，TL431系列產品包括TL431C、TL431AC、TL431I、TL431AI、TL431M、TL431Y，共6種型號。它們的內部電路完全相同，僅個別技術指標略有差異。

二、TL431內部結構

該器件的符號如圖1，三個引腳分別為：陰極(CATHODE)、陽極(ANODE)和參考端(REF)，參考電壓為2.5V。

由內部電路圖圖 2可以看出，它由多極放大電路、偏置電路、補償和保護電路組成，其中晶體管V1構成輸入極，V3、V4、V5構成穩壓基準，V7和V8組成的鏡像恒流源與V6、V9構成差分放大器作中間級，V10、V11形成復合管，構成輸出，其它一些電阻、電容、二級管分別起偏置、補償和保護作用，在原理上它是一個單端輸入、單端輸出直流放大器。

如其等效功能示意圖如圖3所示，由一個2.5V的精密基準電壓源、一個電壓比較器和一輸出開關管等組成，參考端的輸出電壓與精密基準電壓源Vref相比較，當參考端電壓超過2.5V時，TL431立即導通。

三、TL431常用應用電路

1、并聯穩壓器

這是431用得最多的電路，輸出電壓Vout=(1+R1/R2)Vref。選擇不同的R1和R2的值可以得到從2.5V到36V范圍內的任意電壓輸出，特別地，當R1=R2時，VO=5V。由于參考極輸入用的是射極跟隨器，因此具有很高的輸入阻抗，而輸入電流很小。 對于此電路，基本分析步驟為： 1）確定穩壓電壓 2）確定負載最大電流 3）根據輸入電壓Vin、穩壓電壓，限流電阻R確認TL431的工作電流（1mA~100mA） 4）算出限流電阻R的功率，P=（Vin-Vout）*（Vin-Vout）/R，選擇合適的電阻R 例如輸入電壓12V，輸出電壓為3.3V，根據TL431的Ref引腳只需要uA級的電流就看實現穩壓，因此R1和R2可選擇K級電阻，K1這里選擇15K，那么K2為47K，輸出電壓3.297V； 負載電流Iout假設是30mA，流過TL431的電流IKA可以按照最小值1mA計算，那么輸入電流Iin=Iout+IKA=31mA，那么電流電阻R≤（Vin-Vout）/Iin≈280Ω，可以取220歐姆，此時電阻功率P≈344mW，電阻可取3/4W的2010封裝貼片電阻。

注意TL431的耗散功率，一般是350mW左右，即PD≥Iout*Vout。此種穩壓器功率較小，一般只用作基準電源，適合于寬輸入電壓或存在大的輸入電壓瞬變場合。

2、串聯穩壓器 串聯穩壓器可以說是并聯穩壓器的擴充，但是電流可以輸出很大（如果用大電流的復合管），但是輸出電壓公式一樣的，Vout=(1+R1/R2)Vref，注意輸出最小值Vout（min）=Vref+Vbe。 R為TL431提供工作電流同時也為晶體管Q提供基極電流，C1起到補償作用，TL431耗散功率PD=Vout*(Iout/β)，其中β為晶體管放大倍數。這種基準電源適合于負載電流變化，電源電流和負載電流同時減小或者需要對基準源進行休眠或關斷的場合。

3、并聯擴流穩壓電路 并聯擴流穩壓電路是在基本的并聯穩壓電路基礎上修改而來，通過增加三極管，三極管的發射極連接到輸出電壓端，利用三極管的放大狀態，使其具有擴流作用。

4、比較器 利用EL431的基準電壓Vref可以設計帶溫補電壓基準的單電源比較器，其中Vth=Vref，當Vin＜Vref時，Vout＞0；當Vin＞Vref時，Vout≌2V。

5、恒流源

由于Vref端的電壓始終穩定在2.5V，那么接在REF端和地間的電阻中流過的電流就應是恒定的。利用這個特點，可以將TL431設計出精密的恒流源。恒流電流I=Vref/R1。

6、用作開關電源的誤差放大器 在開關電源當中我們經?？匆娺@樣的反饋電路，以TL431構成誤差放大器，以光耦進行原副邊隔離的電路結構。R3和R5決定輸出電壓大小，C4和R6構成補償網絡。當輸出電壓有變化，最終導致光耦輸入端二極管電流變化，從而控制電源芯片開關管通斷頻率，使輸出電壓保持不變。

編輯：黃飛

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