可調分流基準芯片TL431的特性及其功能應用

摘 要 介紹可調分流基準芯片TL431的特性及其在一些功能電路中的應用。
關鍵詞 可調分流基準 恒流 恒壓 PWM 開關電源
1 TL431的簡介
　　?德州儀器公司（TI）生產的TL431是一是一個有良好的熱穩定性能的三端可調分流基準源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從Vref（2.5V）到36V范圍內的任何值（如圖2）。該器件的典型動態阻抗為0.2Ω，在很多應用中可以用它代替齊納二極管，例如，數字電壓表，運放電路、可調壓電源，開關電源等等。
　　　　　　
　　左圖是該器件的符號。3個引腳分別為：陰極（CATHODE）、陽極（ANODE）和參考端（REF）。TL431的具體功能可以用如圖1的功能模塊示意。

　　由圖可以看到，VI是一個內部的2.5V基準源，接在運放的反相輸入端。由運放的特性可知，只有當REF端（同相端）的電壓非常接近VI（2.5V）時，三極管中才會有一個穩定的非飽和電流通過，而且隨著REF端電壓的微小變化，通過三極管 圖1 的電流將從1到100mA變化。當然，該圖絕不是TL431的實際內部結構，所以不能簡單地用這種組合來代替它。但如果在設計、分析應用TL431的電路時，這個模塊圖對開啟思路，理解電路都是很有幫助的，本文的一些分析也將基于此模塊而展開。

2. 恒壓電路應用

　　前面提到TL431的內部含有一個2.5V的基準電壓，所以當在REF端引入輸出反饋時，器件可以通過從陰極到陽極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。如圖2所示的電路，當R1和R2的阻值確定時，兩者對Vo的分壓引入反饋，若V o增大，反饋量增大，TL431的分流也就增加，從而又導致Vo下降。顯見，這個深度的負反饋電路必然在VI等于基準電壓處穩定，此時Vo=(1+R1/R2)Vref。選擇不同的R1和R2的值可以得到從2.5V到36V范圍內的任意電壓輸出，特別地，當R1=R2時，Vo=5V。需要注意的是，在選擇電阻時必須保證TL431工作的必要條件，就是通過陰極的電流要大于1 mA 。

　　當然，這個電路并不太實用，但它很清晰地展示了該器件的工作原理在應用中的方法。將這個電路稍加改動，就可以得到在很多實用的電源電路，如圖3，4。
　　　　　
　　　　　圖3 大電流的分流穩壓電路　　　　　　　　　　　　　　　　　圖4 精密5V穩壓器
3、實驗手記

　　阻值取值：R0取1.5K，R1、R2分別取10K，按結果，應得到5V的輸出電壓。Vin使用12V，實測電壓為5V。Vin使用24V，實測電壓5V（我的3 1/2位電表的顯示值），因此，此種器件的精度很高。接入負載，在C、A端并接負載電阻，Vin用12V。當負載電阻大于2K時，輸出電壓幾乎看不出任何變化。當電阻小于2K時，輸出電壓開始減小，此時應當是前面所說的陰極電流的條件不符合了。

　　　　　　　用TL431制成的高精度穩壓直流電源

　　電路的紋波極小，精度極高，可以作高檔電器供電電源。