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          TL431多種經(jīng)典應(yīng)用電路

          作者: 時(shí)間:2024-04-25 來(lái)源:硬件筆記本 收藏

          一、介紹

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202404/458046.htm

          是由美國(guó)公司(TI)和Motorola公司生產(chǎn)的2.50~36V可調(diào)精密并聯(lián),它是一種具有可調(diào)電流輸出能力的基準(zhǔn)電壓源,系列產(chǎn)品包括TL431C、TL431AC、TL431I、TL431AI、TL431M、TL431Y,共6種型號(hào)。它們的內(nèi)部電路完全相同,僅個(gè)別技術(shù)指標(biāo)略有差異。


          二、TL431內(nèi)部結(jié)構(gòu)

          該器件的符號(hào)如圖1,三個(gè)引腳分別為:陰極(CATHODE)、陽(yáng)極(ANODE)和參考端(REF),參考電壓為2.5V。


          內(nèi)部電路圖圖

          圖2可以看出,它由多極放大電路、偏置電路、補(bǔ)償和保護(hù)電路組成,其中晶體管V1構(gòu)成輸入極,V3、V4、V5構(gòu)成穩(wěn)壓基準(zhǔn),V7和V8組成的鏡像恒流源與V6、V9構(gòu)成差分放大器作中間級(jí),V10、V11形成復(fù)合管,構(gòu)成輸出,其它一些電阻、電容、二級(jí)管分別起偏置、補(bǔ)償和保護(hù)作用,在原理上它是一個(gè)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(gè)2.5V的精密基準(zhǔn)電壓源、一個(gè)電壓比較器和一輸出開(kāi)關(guān)管等組成,參考端的輸出電壓與精密基準(zhǔn)電壓源Vref相比較,當(dāng)參考端電壓超過(guò)2.5V時(shí),TL431立即導(dǎo)通。


          三、TL431常用應(yīng)用電路

          1、并聯(lián)

          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(nèi)的任意電壓輸出,特別地,當(dāng)R1=R2時(shí),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(duì)于此電路,基本分析步驟為:

          1)確定穩(wěn)壓電壓

          2)確定負(fù)載最大電流

          3)根據(jù)輸入電壓Vin、穩(wěn)壓電壓,限流電阻R確認(rèn)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(jù)TL431的Ref引腳只需要uA級(jí)的電流就看實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓,因此R1和R2可選擇K級(jí)電阻,K1這里選擇15K,那么K2為47K,輸出電壓3.297V;


          負(fù)載電流Iout假設(shè)是30mA,流過(guò)TL431的電流IKA可以按照最小值1mA計(jì)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(shí)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。此種功率較小,一般只用作基準(zhǔn)電源,適合于寬輸入電壓或存在大的輸入電壓瞬變場(chǎng)合。


          2、串聯(lián)穩(wěn)壓器

          串聯(lián)穩(wěn)壓器可以說(shuō)是并聯(lián)穩(wěn)壓器的擴(kuò)充,但是電流可以輸出很大(如果用大電流的復(fù)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T(mén)L431提供工作電流同時(shí)也為晶體管Q提供基極電流,C1起到補(bǔ)償作用,TL431耗散功率PD=Vout*(Iout/β),其中β為晶體管放大倍數(shù)。這種基準(zhǔn)電源適合于負(fù)載電流變化,電源電流和負(fù)載電流同時(shí)減小或者需要對(duì)基準(zhǔn)源進(jìn)行休眠或關(guān)斷的場(chǎng)合。


          3、并聯(lián)擴(kuò)流穩(wěn)壓電路

          并聯(lián)擴(kuò)流穩(wěn)壓電路是在基本的并聯(lián)穩(wěn)壓電路基礎(chǔ)上修改而來(lái),通過(guò)增加三極管,三極管的發(fā)射極連接到輸出電壓端,利用三極管的放大狀態(tài),使其具有擴(kuò)流作用。


          4、比較器

          利用EL431的基準(zhǔn)電壓Vref可以設(shè)計(jì)帶溫補(bǔ)電壓基準(zhǔn)的單電源比較器,其中Vth=Vref,當(dāng)Vin<Vref時(shí),Vout>0;當(dāng)Vin>Vref時(shí),Vout≌2V。


          5、恒流源

          由于Vref端的電壓始終穩(wěn)定在2.5V,那么接在REF端和地間的電阻中流過(guò)的電流就應(yīng)是恒定的。利用這個(gè)特點(diǎn),可以將TL431設(shè)計(jì)出精密的恒流源。恒流電流I=Vref/R1。


          6、用作開(kāi)關(guān)電源的誤差放大器

          在開(kāi)關(guān)電源當(dāng)中我們經(jīng)??匆?jiàn)這樣的反饋電路,以TL431構(gòu)成誤差放大器,以光耦進(jìn)行原副邊隔離的電路結(jié)構(gòu)。R3和R5決定輸出電壓大小,C4和R6構(gòu)成補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)輸出電壓有變化,最終導(dǎo)致光耦輸入端二極管電流變化,從而控制電源芯片開(kāi)關(guān)管通斷頻率,使輸出電壓保持不變。




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