基于TL431的線性精密穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方案
1.引言
TL431是一個(gè)有良好熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)精密電壓基準(zhǔn)集成芯片,具有體積小、價(jià)格低廉、性能優(yōu)良等特點(diǎn):它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從參考電壓(2.5V)到36V范圍內(nèi)的任何值,典型動(dòng)態(tài)阻抗僅為0.2Ω,電壓參考誤差為±0.4%,負(fù)載電流能力從1.0mA到100mA,溫度漂移低,輸出噪聲電壓低等?;谝陨咸攸c(diǎn),不僅可以用于恒流源電路、電壓比較器電路、電壓監(jiān)視器電路、過(guò)壓保護(hù)電路等電路中、還廣泛應(yīng)用于線性穩(wěn)壓電源、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源等直流穩(wěn)壓電源電路中,本文對(duì)TL431在線性穩(wěn)壓電源中的并聯(lián)和串聯(lián)型兩種電源進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。
2.TL431的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能
2.1 TL431的符號(hào)
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.
2.2 TL431的內(nèi)部電路圖
由內(nèi)部電路圖圖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。
然而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。因?yàn)镽端控制電壓誤差為±1%,所以參考端能精確地控制TL431的導(dǎo)通與截止。
3.并聯(lián)穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)
3.1基本并聯(lián)穩(wěn)壓電路原理
TL431內(nèi)部含有一個(gè)2.5V的基準(zhǔn)電壓,所以當(dāng)在Vref端引入輸出反饋時(shí),器件可以通過(guò)從陰極到陽(yáng)極很寬范圍的分流,控制輸出電壓。如圖4所示的電路,當(dāng)R1和R2的阻值確定時(shí),兩者對(duì)VO的分壓引入反饋,若增大,反饋量增大,TL431的分流也就增加,從而又導(dǎo)致VO下降。顯見(jiàn),這個(gè)深度的負(fù)反饋電路必然在等于基準(zhǔn)電壓處穩(wěn)定,此時(shí)VO=(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.若使R1短路,R2開(kāi)路,即把參考端與陰極端短接,此時(shí)則有輸出電壓VO=2.5V(參考端電壓),最適合用于數(shù)字電壓表和模數(shù)轉(zhuǎn)換器或其它電路中作基準(zhǔn)電壓源。
需要注意的是,和在選擇電阻R時(shí)必須保證TL431工作的必要條件,就是通過(guò)陰極的電流要大于1mA,R1和R2要選擇精度為1%的同類(lèi)電阻,才能保證基準(zhǔn)電源的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
評(píng)論