可調(diào)分流基準(zhǔn)芯片TL431的特性及其功能應(yīng)用

摘 要 介紹可調(diào)分流基準(zhǔn)芯片TL431的特性及其在一些功能電路中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 可調(diào)分流基準(zhǔn) 恒流 恒壓 PWM 開(kāi)關(guān)電源
1 TL431的簡(jiǎn)介
　　?德州儀器公司（TI）生產(chǎn)的TL431是一是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref（2.5V）到36V范圍內(nèi)的任何值（如圖2）。該器件的典型動(dòng)態(tài)阻抗為0.2Ω，在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運(yùn)放電路、可調(diào)壓電源，開(kāi)關(guān)電源等等。
　　　　　　
　　左圖是該器件的符號(hào)。3個(gè)引腳分別為：陰極（CATHODE）、陽(yáng)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(gè)內(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)源，接在運(yùn)放的反相輸入端。由運(yùn)放的特性可知，只有當(dāng)REF端（同相端）的電壓非常接近VI（2.5V）時(shí)，三極管中才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的非飽和電流通過(guò)，而且隨著REF端電壓的微小變化，通過(guò)三極管 圖1 的電流將從1到100mA變化。當(dāng)然，該圖絕不是TL431的實(shí)際內(nèi)部結(jié)構(gòu)，所以不能簡(jiǎn)單地用這種組合來(lái)代替它。但如果在設(shè)計(jì)、分析應(yīng)用TL431的電路時(shí)，這個(gè)模塊圖對(duì)開(kāi)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(kāi)。

2. 恒壓電路應(yīng)用

　　前面提到TL431的內(nèi)部含有一個(gè)2.5V的基準(zhǔn)電壓，所以當(dāng)在REF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2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V o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VI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。需要注意的是，在選擇電阻時(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1 mA 。

　　當(dāng)然，這個(gè)電路并不太實(shí)用，但它很清晰地展示了該器件的工作原理在應(yīng)用中的方法。將這個(gè)電路稍加改動(dòng)，就可以得到在很多實(shí)用的電源電路，如圖3，4。
　　　　　
　　　　　圖3 大電流的分流穩(wěn)壓電路　　　　　　　　　　　　　　　　　圖4 精密5V穩(wěn)壓器
3、實(shí)驗(yàn)手記

　　阻值取值：R0取1.5K，R1、R2分別取10K，按結(jié)果，應(yīng)得到5V的輸出電壓。Vin使用12V，實(shí)測(cè)電壓為5V。Vin使用24V，實(shí)測(cè)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(fù)載，在C、A端并接負(fù)載電阻，Vin用12V。當(dāng)負(fù)載電阻大于2K時(shí)，輸出電壓幾乎看不出任何變化。當(dāng)電阻小于2K時(shí)，輸出電壓開(kāi)始減小，此時(shí)應(yīng)當(dāng)是前面所說(shuō)的陰極電流的條件不符合了。

　　　　　　　用TL431制成的高精度穩(wěn)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。