TL431有著較為特殊的動態抗阻，是一種較為精密的可控穩壓源，在電路當中，TL431也作為一種并聯型的穩壓電路來使用，當然使用方法并不局限在這一種，其還能夠作為串聯或電壓基準來使用。TL431的主要作用是使電路獲得更加穩定的電壓，雖然人們都知道使用TL431，但是并沒有幾個人對其工作原理進行深入的剖析，本篇文章就將為大家介紹關于TL431工作方式的另一種理解方式。

說到TL431的工作方式，很多人想到的必然是TL431+PC817的電源電路。其實任何基于431手冊中的穩壓電路，都可以有合理的電路模型。

而TL431和PC817的反激電源中的TL431，卻無法，或很難解釋。

圖1是TL431的內部原理圖

首先，這里有一個最最基本的問題。當TL431正常工作在穩壓電源中的時候，Cathode的電壓是多少？大家想過這個問題嗎？

圖2

對于如圖2的TL431常用穩壓電路，C的電壓是確定的。

由電源電壓減去電阻電壓，就可以得到。因為REF的電壓因為負反饋而穩定就使2.5V.但TL431+PC 817中的TL431，卻沒有明確的Cahode電壓！

圖3 反激電源中的TL431

通過TL431的內部電路，可以看出，Cathode的電壓不應該低于2.5V。因為只有Cathode的電壓高于2.5V，Q1的這個三極管，才可以工作在放大狀態。如果低于2.5V，那么Q1會進入飽和方式，而失去放大作用。不難看出，此時，Q2、Q3、Q4等三極管也會失去放大作用而飽和。

三極管飽和的方式，肯定不是TL431的設計者，最初的想法，他的想法，肯定是要讓這些三極管工作在放大方式的。C低于2.5V，在反激的431中，不會出現2.5V流向5V的電流，假設反激電壓為輸出5V.如果REF電壓高于C，電流也是從集電極到發射極的流動方向。最好的情況是，3.28K電阻之下的電路工作正常，而可以輸出1.5V左右的基準電壓。

而最好的情況是，假設即使Cathode低于2.5V，431也可以反饋正常工作。對于TL431組成的穩壓電源，必須提供431，手冊說的1mA的Cathode到Anode的工作電流。

但是，在反激電壓的TL431中，這根本就不需要！這一點，需要特別注意。因為僅此一點，就徹底否定了LED并聯電阻的，毫無意義的做法。

對于TL431手冊中的穩壓電源電路，必須提供1mA電流，才可以正常工作。而反激電源中的TL431，在C到A的電流為0的時候，恰好是UC3842輸出最大占空比的時候，這必然產生輸出電壓，而使得TL431工作。

所以，在反激電源中，根本不需要關心TL431的電流問題，特別是啟動的時候。這是必然會產生的。

試想，UC3842的反激電源啟動了，此時，沒有輸出電壓。TL431也沒有電流，不工作。但UC3842因為其中的運放會輸出最大的1mA電流，流向了1V穩壓管并聯的電阻，而導致設定的占空比最大，而輸出電壓逐步上升。

隨著5V電壓的逐漸增大，TL431的C和A之間如果不導通，那么其CA電壓會5V左右，這會與TL431的輸出電壓電流IV曲線出現矛盾，所以TL431必定會在CA間產生電流。而5V的分壓電阻，在REF 產生2.5V左右電壓，導致TL431正常工作。

LED電流對應一定的輸入電壓和負載電阻。就是說，如果輸入電壓固定，負載一定，那么就會有與之一一對應的TL431的C到A的電流，就是LED電流。如果兩者，有一個或2個都改變，那么LED電流，必然改變。所以，最大的輸入電壓，和最小的負載電阻，對應最小的LED電流，可以是0。

最小的輸入電壓，最大的負載電阻，對應最大的LED電流。幾個mA.請注意，無論如何，TL431在CA電流為0，就是LED電流為0的時候，是無法工作的。但此時UC3842輸出最大占空比，而導致，TL431會逐漸開始工作。

就是說，反激電源中的TL431，C到A的電流是可以為0的，而這對應最大的占空比。我們的目的，是讓UC3842產生連續可調的占空比，對于TL431是否工作，這不重要！但只要產生足夠的輸出電壓，TL431必定負反饋正常工作。但因為UC3842的電流變化只有1mA，如果TL431的LED電流變化達到10mA，那么9mA的調節死區，會給輸出電壓，帶來振蕩。所以，這就是我們需要串聯Rled這個電阻的唯一原因。

這個電阻，無法用頻率補償的那套方法分析計算。到目前為止，只能定性理解。至少，因為TL431一旦沒有電流，就不可能有電路模型高頻的！這個Rled電阻，對于輸出電壓的動態過程產生影響。

越大越好，因為LED電流變化就小了，比如說，變成了5mA的變化范圍，就比10mA的9mA死區，輸出電壓電振蕩小不少。一般來說2mA足以了。但確實是不好計算。因為我們不知道，2mA的LED電流，TL431的cahoce電壓為多少。所以就沒有辦法來計算Rled這個電阻的大小。

假如認為TL431的C電壓必須不低于2.5V，那么，這依然不符合實際情況。因為最大UC3842輸出占空比時候，TL431的電流就可以為0的。但還是假設這么算，C不低于2.5V的話，就按2.5V來算。

Rled=（5-1.5-2.5）V/2mA=500歐姆。

圖4

對于TL431的設計理念，不管其設計者，最初是否如下圖所示，圖4的原理與TL431是完全一樣的。因此，TL431+PC817的確是個，到目前為止，使用眾多的電路。

最好的，最合乎情理的，方法就是用運放，用TL431提供電壓基準的方式，比如那個著名的使用LM258的輸出有2個二極管的恒壓恒流電路。因為這個電路是可以用正常的理論方法，進行分析和計算的。而TL431+PC817，是無法計算的！敢算的是概念錯誤！

是的，我們可以說，TL431+PC817是正確的電路，因為的確可以正常工作，只是因為TL431的工作方式問題，會對于動態過程，產生振蕩，或其他不可思議的問題。因為這不是一個，目前的理論，能夠解釋和分析計算的。

使用運放的反激電路，基本都是可以用現有理解分析計算的，所以問題不大。這就是兩種方式的主要區別。

使用TL431+PC817的唯一原因就是成本問題。但從負反饋的原理來說，是正確的，但過度的動態過程，不好說。

再明確一點就是，TL431可以工作在非正常方式，而產生負反饋作用。就是說，C的電壓低于2.5V，依然可能可以有正常的負反饋作用。

而要計算的話，就要假設，TL431，只能工作在C不低于2.5V的情況下。因為UC3842輸出最大占空比時，TL431的電流可能為0.1mA，而0.1mA不足以使TL431 正常工作，但在整個電路的調節過程中，TL431不正常工作，依然在現實中，調節了輸出電壓，而讓人們覺得這沒有問題。

如果非要定量計算，也是要把TL431當作跨導放大。傳遞函數是gm*A/（Ts+1）的形式。而此時，與電阻Rled無關！這是需要特別注意的。Rled就是限制電流的作用，但我們卻無法計算這個電阻。但設置一個Rled電阻值，就可以知道最大不可能超過的電流，畢竟我們也不希望TL431，因為沒有電阻限流，而流過100mA電流。

Rled能否對調節產生作用？定性來說可以，越小，雖然可能振蕩的情況增大，但畢竟調節還是比較快的。Rled大，那么調節速度就可能變慢，但振蕩小。

那么，為何假設TL431正常工作的，跨導模型，無法證明Rled的作用呢？因為理想的小信號模型，在現實中，是不存在的！這是一個無法小信號化的，嚴重的非線性電路。如果TL431無法小信號化，那么所謂的II型補償，從何談起呢？如果全面測試的結果，表明，TL 431+PC817的反激電源正常工作，看來我們也只能相信了。

這些根本毫無道理的補償方法，居然真的起作用了。當然了gm是隨LED電流變化而變化的，LED電流越大，那么gm也越大，開環的增益也越大，故LED電阻越小，穿越頻率越大，就反應越快。終于對上號了！ 呵呵

那么，gm*A/Ts+1的模型就可以用了，但人們貌似還都不是這么用的。因為不說gm很難得到，就是A和T也是不知道的。好在，人們用的是PID等補償方法，可以把運放或TL431看作理想的。

PID之類的確是個好主意。要是換上7805類的補償，還真沒辦法！積分真的太有用了，不是為了消除靜態誤差，而是可以把運放當作理想的。為了證明431的電流控制方式，II型補償依然有效，進行了如下推導計算。

圖5

圖6

因為Vref上電后就是穩定的了，所以被Rled*（R1+R2）除以后，很小，視為0。

得到框圖如下：

圖7

這依然是個復雜的反饋。還不是那種單環路的反饋框圖形式。無法用現有的頻率補償方法。

這是需要了解的。但是，如果把Vo/Rled視為擾動的話，那么就可以變成如下的標準形式了。而且，這個假設，視為輸出電壓縮小Rled倍后為擾動，很是合理。

圖8

于是乎，基于上述假設，我們得到了，一個單回路反饋的標準形式。也就說明了，II型補償，對于TL431型反饋電路來說，補償可以看作有效。費這么大勁才能證明這么一個看似無需考慮的問題，這是人們把TL431視為電壓型運放的錯誤的思想導致。為了證明II在反激中有效，恐怕還是需要向本大師一樣，如此推導計算的。

然而這依然是個復雜的反饋，比電壓型運放的反饋，復雜。電壓型反饋，只有一個標準的反饋回路，開環傳遞函數，一目了然。而這個電流的復雜多了。如果不是把Vo/Rled視為擾動，我們幾乎很難用通常的補償方法補償。最后，需要指出的是，只有教科書中開關電源電路，才是唯一符合補償方法的。例如PID，II型等補償方法。對于TL431+PC817的反激電源，并不適合。所以，書本里的電路，符合控制原理的方法。主要還是單回路控制。一目了然。幾乎為降低成本的設計，例如TL431+PC817，用通常的方法，是無法分析的。必須做出一些假設才行！這個道理，是使用TL431+PC817進行II補差的人，所不知道的！

電子電路中有很多不符合控制理念的反饋電路。這個就是其中第一個。電流和電壓的所謂ACM控制，也是不符合控制原理的，所謂的貌似可以在電子電路里多數情況工作良好的電路。只能說，反激電源，如果理解成雙環反饋，還是可以行的通的。條件是輸出電容足夠大，在幾個開關周期，不會造成輸出電容電壓的較大變化。這樣就可以理解為串級控制。

TL431 其實就是帶基準的比較器（高增益），與PC817一起使用解釋不是什么難事。難事就是怎么樣讓比較器輸出為線變化（這就扯到了補償）。PC817實際就是一個隔離的線性放大器。

本篇文章從一個全新的角度對TL431的工作原理進行非常詳細的分析，不管文中的觀點是否正確，它的確為人們提供了另一種思路，從側面幫助大家多進行思考，從不同的角度來觀察問題。

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