TL431工作原理、经典应用电路、输出产生真的的原因分析
时间:2022-09-09 14:00:00
第一篇、TL431工作原理和经典应用电路
一、TL431介绍
TL431美国德州仪器公司(TI)和Motorola公司生产的2.50~36V可调精密并联稳压器,它是一种具有可调电流输出能力的基准电压源,TL包括431系列产品TL431C、TL431AC、TL431I、TL431AI、TL431M、TL431Y,共6种型号。它们的内部电路完全相同,只有个别技术指标略有差异。
二、TL431内部结构
该装置的符号如图1所示。三个引脚是:阴极(CATHODE)、阳极(ANODE)和参考端(REF),参考电压为2.5V。
内部电路图
可以看出,它由多极放大电路、偏置电路、补偿和保护电路组成,其中晶体管V1构成输入极,V3、V4、V5构成稳压基准,V7和V由8组成的镜像恒流源和V6、V9构成差分放大器作为中间级,V10、V11形成复合管,形成输出,其他电阻、电容、二次管分别起偏置、补偿和保护作用,原则上是单端输入,单端输出直流放大器。
如图3所示,其等效功能示意图为2.5V参考端输出电压和精密基准电压源由精密基准电压源、电压比较器和输出开关管组成Vref相比之下,当参考端电压超过2时.5V时,TL431立即导通。
三、TL431常用应用电路
并联稳压器
这是431使用最多的电路,输出电压Vout=(1 R1/R2)Vref。选择不同的R1和R从2可以得到2值.5V到36V范围内的任意电压输出,特别地,当R1=R2时,VO=5V。由于参考极输入使用射极跟随器,输入阻抗高,输入电流小。
本电路的基本分析步骤如下:
1)确定稳压电压
2)确定负载最大电流
3)根据输入电压Vin、限流电阻R确认稳压电压TL431工作电流(1mA~100mA)
4)算出限流电阻R的功率,P=(Vin-Vout)*(Vin-Vout)/R,选择合适的电阻R
例如输入电压12V,输出电压为3.3V,根据TL431的Ref引脚只需要uA水平电流取决于稳压的实现,因此R1和RK级电阻可选择,K1这里选择15K,那么K2为47K,输出电压3.297V;
负载电流Iout假设是30mA,流过TL431的电流IKA按最小值1mA计算,然后输入电流Iin=Iout IKA=31mA,所以电流电阻R≤(Vin-Vout)/Iin≈280Ω,此时电阻功率可取220欧姆P≈344mW,电阻可取3/4W2010封装贴片电阻。注意TL431的耗散功率一般为350mW左右,即PD≥Iout*Vout。该稳压器功率小,一般仅用作基准电源,适用于输入电压宽或输入电压大的瞬变场合。
二、串联稳压器
串联稳压器可以说是并联稳压器的扩展,但电流可以输出大(如果使用大电流的复合管),但输出电压公式相同,Vout=(1 R1/R2)Vref,注意最小输出值Vout(min)=Vref Vbe。
R为TL431还为晶体管Q提供工作电流和基极电流。C起到补偿作用,TL431耗散功率PD=Vout*(Iout/β),其中β放大晶体管的倍数。该基准电源适用于负载电流变化、电源电流和负载电流同时减少或需要休眠或关闭基准电源。
3.并联扩流稳压电路
并联膨胀稳压电路是在基本并联稳压电路的基础上修改的。通过增加三极管,三极管的发射极连接到输出电压端,利用三极管的放大状态,使其具有膨胀作用。
4、比较器
利用EL431的基准电压Vref可设计带温补电压基准的单电源比较器Vth=Vref,当Vin<Vref时,Vout>0;当Vin>Vref时,Vout≌2V。
5、恒流源
由于Vref端部电压始终稳定在2.5V,那么接在REF端与地之间电阻中流过的电流应恒定。利用这一特性,可以TL精密恒流源设计为431。恒流电流I=Vref/R1。
6.误差放大器用作开关电源
我们经常在开关电源中看到这样的反馈电路TL431构成误差放大器,用光耦隔离原副边的电路结构。R3和R5决定输出电压大小,C4和R6构成补偿网络。当输出电压发生变化时,最终导致光耦合输入端二极管电流发生变化,从而控制电源芯片开关管的开关频率,保持输出电压不变。
参考原文:《TL431的工作原理是什么电路吗?
?
第二篇、TL431电容器振荡的波形和原因分析
TL431是一个非常常见的电压基准源。如果输出端的电容器振荡,则测量的振荡波形如下。可以看出,它是一个与电容器相关的完美锯齿波。
1.输出接100nF电容时波形
2.输出接4.7nF电容时波形
3.为什么会振荡,需要看内部原理。431内部其实是一个运输,反相端固定在2.5V。
当输出接电容在一定范围内时,输出通过RC如果产生相移,稳定的负反馈可能会变成正反馈,从而产生振荡。如图所示KA间接电容等于将对地电容连接到R端,即将输入电容连接到同相端。
产生振动的原因看下图就知道了,下图中的两行字:相移(延迟反馈)通常有两种方式:由于电容负载(a);由于反向输入端子处的电容(b);
因此,在使用431作为基准源时,有必要避免这个问题。最简单可靠的是输出33uF以上钽电容。
参考原文:《TL431电容器振荡的波形和原因分析