TL431开关电源电路中的应用

TL431 典型应用电路及稳压电路TL431就是一个有良好得热稳定性能得三端可调分流基准源。

她得输出电压用两个电阻就可以任意得设置到从Verf(2、5V)到36V范围内得任何值。

该器件得典型动态阻抗为0、2Ω,在很多应用中用它代替齐纳二极管,例如,数字电压表,运放电路,可调压电源,开关电源等。

TL431就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。

其封装形式与塑封三极管9013等相同。

TL431精密可调基准电源有如下特点:稳压值从2、5~36V连续可调;参考电压原误差+-1、0%,低动态输出电阻,典型值为0、22欧姆输出电流1、0~100毫安;全温度范围内温度特性平坦,典型值为50ppm;低输出电压噪声。

主要参数三端可调分流基准源可编程输出电压:2、5V~36V电压参考误差:±0、4% ,典型值25℃(TL431B)低动态输出阻抗:0、22Ω(典型值)等效全范围温度系数:50 ppm/℃(典型值)温度补偿操作全额定工作温度范围稳压值送从2、5--36V连续可调,参考电压原误差+-1、0%,低动态输出电阻,典型值为0、22欧姆,输出电流1、0--100毫安。

全温度范围内温度特性平坦,典型值为50ppm,低输出电压噪声。

封装:TO-92,PDIP-8,Micro-8,SOIC-8,SOT-23最大输入电压为37V最大工作电流150mA内基准电压为2、5V输出电压范围为2、5~36V内部结构TL431得具体功能可以用下图得功能模块示意。

由图可以瞧到,VI就是一个内部得2、5V得基准源,接在运放得反向输入端。

由运放得特性可知,只有当REF端(同向端)得电压非常接近VI(2、5V)时,三极管中才会有一个稳定得非饱与电流通过,而且随着REF端电压得微小变化,通过三极管图1得电流将从1到100mA变化。

当然,该图绝不就是TL431得实际内部结构,但可用于分析理解电路。

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一、TL431介绍TL431是由美国德州仪器公司（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，TL431系列产品包括TL431C、TL431AC、TL431I、TL431AI、TL431M、TL431Y，共6种型号。

它们的内部电路完全相同，仅个别技术指标略有差异。

二、TL431内部结构该器件的符号如图1，三个引脚分别为：阴极(CATHODE)、阳极(ANODE)和参考端(REF)，参考电压为2.5V。

由内部电路图图2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V8组成的镜像恒流源与V6、V9构成差分放大器作中间级，V10、V11形成复合管，构成输出，其它一些电阻、电容、二级管分别起偏置、补偿和保护作用，在原理上它是一个单端输入、单端输出直流放大器。

如其等效功能示意图如图3所示，由一个2.5V的精密基准电压源、一个电压比较器和一输出开关管等组成，参考端的输出电压与精密基准电压源Vref相比较，当参考端电压超过2.5V时，TL431立即导通。

三、TL431常用应用电路1、并联稳压器这是431用得最多的电路，输出电压Vout=(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。

由于参考极输入用的是射极跟随器，因此具有很高的输入阻抗，而输入电流很小。

对于此电路，基本分析步骤为：1）确定稳压电压2）确定负载最大电流3）根据输入电压Vin、稳压电压，限流电阻R确认TL431的工作电流（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级的电流就看实现稳压，因此R1和R2可选择K级电阻，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可以按照最小值1mA计算，那么输入电流Iin=Iout+IKA=31mA，那么电流电阻R≤（Vin-Vout）/Iin≈280Ω，可以取220欧姆，此时电阻功率P≈344mW，电阻可取3/4W的2010封装贴片电阻。

光耦通常与TL431一起使用。

下面是led电源驱动芯片（开关电源芯片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG03655的部分电路。

两电阻串联取样到431R端与内部比较器进行比较.然后根据比出的信号再控制431K端（阳极接光耦那一端)对地的电阻，然后达到控制光耦内部发光二极管的亮度.（光耦内部一边是一发光二极管，一边是一光敏三极管)通过发光的强度.控制另一端三极管的CE端的电阻也就是改变了led电源驱动芯片（开关电源芯片)TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG0365检测脚的电流（1脚：电压反馈引脚,通过连接光耦到地来调整占控比）。

根据电流的大小,led电源驱动芯片（开关电源芯片）TMG0321/TMG0165/TMG0265/TMG0365就会自动调整输出信号的占空比,达到稳压的目的TL431是这样工作的：上图中的431不是用于稳压，而是用作一个电压门限开关。

它与R10、R11一起监测+12V电源的变化，当+12V升高时，431的K极和A极短接，然后将光耦发光二极管的阴极接地，光耦导通,电源芯片TMG0165的第一管脚（FB）被拉低,芯片便调整输出占空比，使+12V电压降低。

当+12V降低时，光耦不导通，电源芯片FB端为高电平，它就调整输出占空比，使+12V升高。

TL431的原理框图如下TL431用作稳压电路时，典型电路如下当输入电压变化时，431会将变化的电压通过电流的作用转化到输入端的电阻上。

其过程为:当输入端电压升高时，431的K极和A极间的三极管CE极电流增大,即电流Ik变大（而R1和R2上的电流不变）,输入端的电阻上的压降升高，从而保证Vka不变；当输入端电压降低时，431的K极和A极间的三极管CE极电流减小，即电流Ik减小(而R1和R2上的电流不变），输入端的电阻上的压降减小,从而使Vka不变.。

tl431典型应用电路
TL431 作为一种三极可调稳压器，是一种比较流行的电源稳压电路元件，它具有良好的性能，可以很好地满足用户的需求。

TL431 的基本电路主要包括参考电源、放大电路、电流比较器和可调稳压输出等功能部件，该可调稳压器将硬件调整的各种原件一体有机地组合在一起。

硬件调整的各种元件中比较有代表性的是参考电源电压R，它的大小决定了TL431的输出电压。

当R(调整电源参考电压)较大时，调整电压Vr变化越大；当R(调整电源参考电压 )较小时，调整电压Vr变化越小。

TL431电路上，R有多种形式，具体选型取决于实际应用情况及要求。

除了参考电源电压R以外，还要连接放大电路，它的作用是根据输入的V1的大小，决定TL431的输出稳压电压。

V1越高，TL431的输出稳压电压越高，当V1小于稳压电压时，稳压电压不变。

此外，电流比较器也是TL431 典型电路中不可或缺的部件，它是确定条件Ki (输出正调控电压与调整电压Vr的比值）,从而获得感应电压A,从而使输出稳压电压Vm保持Vm=A/Ki,而A和Ki 分别由电路中的电阻来确定，是稳压输出的根本保证因素。

综上，TL431典型应用电路包括参考电源，放大电路，电流比较器，可调稳压输出等功能部件，其原理是通过调整输入电压V1、参考电源电压R、电流比较器Ki和放大电路来调整TL431的稳压输出。

TL431在电源稳压电路中有着广泛的应用，因其简洁、高效和可靠等优点，受到众多用户的欢迎。

开关电源环路中的TL431作者：安森美半导体产品线应用工程总监Christophe Basso 来源:电子设计应用2009年第6期采用TL431实现的3类补偿器图1所示是采用TL431的3类补偿器。

它创建了一个在原点处的极点f po、两个极点f p1和f p2，加上两个零点f z1和f z2。

得益于这个配置，设计人员能够在交越频率提升相位最多达180°的理论限制值。

图1 采用TL431构建的3类补偿器受到存在的快通道的牵制，而快通道会通过R LED引发额外的调制遗憾的是，如参考中描述的那样，这个特别布局中的LED电阻(R LED)充当两个角色：一个用于中频带增益，另一个用于额外的零点位置。

下面的传递函数对此进行了确认：因此，找出恰当的组合，让R LED在提供恰当增益的同时也提供所需要的零点位置，就仍能确保R LED满足最低偏置条件——这个道理易懂，实践起来却远非易事。

造成这种状况的原因就是快通道的存在，这快通道与由R1和R lower构成的分压器并联，是其中一部分输出电压经过的路径。

如果R LED完全用于偏置目的，且没有交流连接至输入电压V out，它就肯定会从等式(1)中所示的任何极点/零点组合中消失。

问题在于快通道问题来自于R LED连接至输入信号V out。

在典型的基于运算放大器的配置中，输入调制通过感测V out的R1和R lower电阻桥单独转换至输出。

在应用TL431的配置中，由于R LED连接至V out，R LED也会出现在调制通道，并充当传递函数的功能。

当C1短路时，也就是在高频时，V out调制通过电阻桥至LED的传输就消失，而TL431成为一个简单的齐纳二极管，固定着LED阴极电势。

然而，由于这条经R LED通往V out 的链路，调制仍然到达LED，并因此到达V FB，对光耦合器电流的影响如下所示：与上述等式相当的原理图如图2所示，其中，尽管R1/R lower和U1之间不存在链路(由于C1短路)，但单独流过R LED的调制电流仍会到达输出，如图中右侧所示。

1 TL431的简介德州仪器公司（TI）生产的TL431是一是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。

它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值（如图2）。

该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等。

左图是该器件的符号。

3个引脚分别为：阴极（CATHODE）、阳极（ANODE）和参考端（REF）。

TL431的具体功能可以用如图1的功能模块示意。

由图可以看到，VI是一个内部的2.5V基准源，接在运放的反相输入端。

由运放的特性可知，只有当REF端（同相端）的电压非常接近VI（2.5V）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF端电压的微小变化，通过三极管图1 的电流将从1到100mA变化。

当然，该图绝不是TL431的实际内部结构，所以不能简单地用这种组合来代替它。

但如果在设计、分析应用TL431的电路时，这个模块图对开启思路，理解电路都是很有帮助的，本文的一些分析也将基于此模块而展开。

2. 恒压电路应用前面提到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V o=(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 。

当然，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3，4。

tl431在开关电源中稳压反馈电路的应用电路设计
TL431是一种常用的精密可调节稳压器件，通常用于开关电源中的稳压反馈电路。

它可以作为一个误差放大器，用于控制开关电源的输出电压。

以下是一个简单的TL431稳压反馈电路的应用电路设计示例：
在这个电路中，TL431被用作误差放大器，它通过比较参考电压和反馈电压来控制输出电压。

具体的设计步骤如下：
设置参考电压：TL431的参考电压通过外部电阻网络进行调节，根据需要选择合适的参考电压值。

连接反馈回路：将TL431的输出与开关电源的反馈回路相连，通过比较输出电压和参考电压，控制开关电源的输出电压稳定在设定值。

选择外部元件：根据具体的需求，选择合适的外部电阻、电容等元件，以确保稳压反馈电路的性能和稳定性。

稳压调节：通过调节外部电阻来调节输出电压的设定值，使得开关电源的输出电压符合要求。

需要注意的是，具体的电路设计需要考虑到开关电源的整体设计和控制要求，以及TL431的工作特性和参数。

此外，为了确保电路的性能和稳定性，建议在设计过程中进行仿真和实际测试验证。

TL431及PC817在开关电源中的应用TL431功能简介本设计的基准电压和反馈电路采用常用的三端稳压器TL431来完成，在反馈电路的应用中运用采样电压通过TL431限压，再通过光电耦合器PC817把电压反馈到SG3525的COMP端。

由于TL431具有体积小、基准电压精密可调，输出电流大等优点，所以用TL431可以制作多种稳压器。

其性能是输出电压连续可调达36V，工作电流范围宽达0．1～100mA，动态电阻典型值为0．22欧,输出杂波低。

其最大输入电压为37V，最大工作电流为150mA，内基准电压为2.5V，输出电压范围为2.5～30V。

TL431是由美国德州仪器（TI）和摩托罗拉公司生产的2.5～36V可调式精密并联稳压器。

其性能优良，价格低廉，可广泛用于单片精密开关电源或精密线性稳压电源中。

此外，TL431还能构成电压比较器、电源电压监视器、延时电路、精密恒流源等。

TL431大多采用DIP-8或TO-92封装形式，引脚排列分别如图4.26所示。

图中，A为阳极，使用时需接地；K为阴极，需经限流电阻接正电源；UREF是输出电压UO的设定端，外接电阻分压器；NC为空脚。

TL431的等效电路如图所示，主要包括①误差放大器A，其同相输入端接从电阻分压器上得到的取样电压，反相端则接内部2.5V基准电压Uref，并且设计的UREF=Uref，UREF通常状态下为2.5V，因此也称为基准端；②内部2.5CV基准电压源Uref ；③NPN型晶体管VT，它在电路中起到调节负载电流的作用；④保护二极管VD，可防止因K-A间电源极性接反而损坏芯片。

TL431的电路图形符号和基本接线如图4.27所示。

它相当于一只可调式齐纳稳压管，输出电压由外部精密分压电阻来设定，其公式为 (4-16) ：R3是IKA的限流电阻。

其稳压原理为：当UO上升时，取样电压UREF也随之升高，使UREF>Uref，比较器输出高电平，使VT导通，UO开始下降。

TL431的原理及应用一、TL431的原理：1. 稳定的参考电压：TL431内部集成了一个稳定的参考电压（Vref），通常为2.5V。

这个参考电压是通过一个精密的组合电路产生的，具有很高的准确性和稳定性。

2. 比较电压：TL431将外部的参考电压与Vref进行比较，并通过反馈电路来调整输出电压。

当外部参考电压大于Vref时，输出电压向上调整；当外部参考电压小于Vref时，输出电压向下调整。

通过调整外部参考电压，可以实现对输出电压的精确控制。

3. 可编程性：由于TL431采用了可编程的电阻网络，因此可以通过调整电阻值来调整Vref和输出电压。

这样就可以在各种不同应用中实现输出电压的精确调整。

二、TL431的应用：1.精密稳压电源：TL431可以作为稳压电源的基准电压源，通过与一个电阻和功率放大器（如三极管或MOSFET）组成负反馈电路，实现对输出电压的精确控制。

该负反馈电路将输出电压与TL431的参考电压进行比较，并通过调整外接电阻值来实现稳压。

2.开关电源电压调整和限流：TL431可以用来调整和控制开关电源的输出电压和限流电流。

通过将TL431与参考电压相连，通过调整参考电压，可以实现对开关电源输出电压的精确调整。

另外，通过与限流电路结合，可以实现对开关电源的限流电流的精确控制。

3.模拟-数字转换器（ADC）的参考电压源：ADC通常需要一个参考电压源，用于将模拟信号转换为数字信号。

TL431可以提供精确的参考电压，作为ADC的参考电压源，从而提高转换的精度和稳定性。

4.直流电机驱动的恒流源：5.LED驱动电路：综上所述，TL431作为一种可编程精密电压参考源，具有稳定的输出电压和低漂移工作特性，具有广泛的应用领域，包括精密稳压电源、开关电源电压调整和限流、ADC的参考电压源、直流电机驱动的恒流源和LED 驱动电路等。

通过调整外接的电阻值和参考电压，可以实现对输出电压和电流的精确控制，提高电路的稳定性和可靠性。

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