TL431的應用和仿真分析

TL431是一款經(jīng)典電壓基準芯片，運用場(chǎng)景非常廣泛，如提供給單片機、DSP的ADC采樣基準電壓，隔離反激、正激電源的反饋基準電壓等等，下面基于仿真軟件PSIM探討一下TL431的應用。

如圖1所示，這是TL431最經(jīng)典的運用電路之一通過(guò)調節R2/R3可調節輸出電壓，公式如下：

其中，Vref = 2.5V

一般在實(shí)際工程運用中，為了降低損耗，同時(shí)擁有較好的抗干擾能力，R3取值在1k ~ 10k范圍內。同理R1也不能取值過(guò)小，否則其損耗會(huì )非常大，該電阻應該如何選??？大家思考思考。

圖1

圖1的仿真結果如下：

可以看到，在啟動(dòng)瞬間，有較大的輸出過(guò)沖。如果是作為DSP等精密芯片基準電壓，這過(guò)沖電壓使得精密器件存在損壞的風(fēng)險。該如何消除這個(gè)過(guò)沖呢？很簡(jiǎn)單，只要加快在上電瞬間輸出電壓作用到431反饋腳上就可以了，如下圖所示，在輸出電壓與反饋腳之間加一個(gè)1nF的電容。

圖2

仿真結果如下，可以看到過(guò)沖消失。

上面電路輸出并沒(méi)有帶負載，接下來(lái)我們針對431基準電路的帶負載能力的研究。

首先基于上述電路進(jìn)行帶負載仿真，先看看加1kΩ電阻負載的仿真結果。

可以看到此時(shí)輸出能維持5V輸出。加大負載，帶50Ω電阻負載。

此時(shí)，輸出電壓跌至3.3V，也就是說(shuō)此基準電路不能輸出100mA的電流。那么該如何修改電流使輸出電流能達到100mA？

首先我們分析一下，上面的電路為什么不能輸出100mA，因為如果能輸出100mA，則R1壓降為U=100Ω×0.1A = 10V，輸出電壓Uo = VDC – U = 10V – 10V = 0，顯然不成。同時(shí)，通過(guò)此過(guò)程分析，我們可知道只要減小R1的阻就可以增加輸出帶載能力，但如此會(huì )使R1損耗加大。如此就陷入了矛盾。所以我們需要改變其他器件替代電阻R1。

圖3

如圖3所示，用NPN三極管Q1替代R1電阻，仿真結果如下：

可看到，此時(shí)可以輸出100mA電流。此時(shí)你可能會(huì )有疑問(wèn)：Q1壓降不也是5V嗎？其損耗也是P = 5V×0.1A = 0.5w，如果使用50Ω的電阻R1，R1的壓降也是5V，損耗也是5V×0.1A = 0.5w，何必使用更貴的三極管呢？咋一想好想挺有道理，但使用三極管肯定有它的好處，你能想到是什么好處嗎？歡迎在評論區討論。