TL431是可控精密稳压源,
输出电压用两个电阻就可以设置从2.5V到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω,在很多应用中用它代替
稳压二极管,例如
数字电压表、运放电路、可调压电源、开关电源等。
TL431是一种
并联稳压集成电路。因其性能好、价格低,因此广泛应用在各种电源电路中。其
封装形式主要有两种,一种与塑封
三极管9013等相同,如图a所示;另一种是双直插外形,如图b所示。
1. 输出电压最高到 40V
2. 动态输出阻抗低,典型值为 0.2Ω
3. 阴极电流能力为 0.1mA~100mA
4. 全温度范围内温度特性平坦,典型值为 50ppm/℃
5. 噪声输出电压低
6. 快速开态响应
7. ESD 电压为 2000V
1. 充电器
2. 开关电源
5. 电视机
TL431的具体功能可以用图c的
功能模块示意。由图可以看到,VI是一个内部的2.5V的基准源,接在运放的反向输入端。由运放的特性可知,只有当REF端(同向端)的电压高于VI(2.5V)时,
三极管中才会有电流通过,同相
输入电压少于2.5V时,三极管处于
截止状态(
理想状态下),随着REF端电压的微小变化,通过三极管图1的电流将从1mA到100mA变化。当然,该图绝不是TL431的实际内部结构,但可用于分析理解电路。
TL431可等效为一只
稳压二极管,其基本连接方法如下图所示。下图a可作2.5V基准源,下图b作可调基准源,电阻R2和R3与
输出电压的关系为U0=(1+R2/R3)2.5V
具体工作原理:当输入电压增大,输出电压增大导致了输出采样增大,这时内部电路通过调整使得流过自身的电流增大,这也就使得流过
限流电阻的电流增大,这样限流电阻的压降增大,而输出电压等于输入电压减限流电阻压降,输入电压增大与限流电阻压降增大使得输出电压减小 ,实现稳压。
当
最大输出电流是6A,那么当输出电流超过6A时,R2上的
电压降升高,将大于9013的BE间结电压(0.6V左右),从而使得9013处于饱和,输出电流被阻止在6A以内。
元器件说明:R1选用2W、R2选用5W,其他元器件可以
电路图中的参数应用。
前面提到TL431的内部含有一个2.5V的
基准电压,所以当在REF端引入
输出反馈时,器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流,控制输出电压。如图2所示的电路,当R1和R2的阻值确定时,两者对Vo的
分压引入反馈,若V o增大,反馈量增大,TL431的分流也就增加,从而又导致Vo下降。显见,这个深度的负反馈电路必然在VI等于基准电压处稳定,此时Vo=(1+R1/R2)Vref。选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出,特别地,当R1=R2时,Vo=5V。需要注意的是,在选择电阻时必须保证TL431工作的
必要条件,就是通过阴极的电流要大于1 mA 。
这个电路并不太实用,但它很清晰地展示了该器件的工作原理在应用中的方法。将这个电路稍加改动,就可以得到在很多实用的
电源电路,如图4,5。