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基于tl431的控制环路设计基于TL431的控制环路设计引言：控制环路是电子系统中常见的一种设计方法，用于实现对某个系统的控制和调节。
在电源电路设计中，基于TL431的控制环路常被应用于电压稳压器的设计中。
TL431是一种可调节精度较高的电压参考源，可以用于实现电源电压的精确调节和稳定。
本文将详细介绍基于TL431的控制环路的设计原理和步骤。
一、TL431的工作原理：TL431是一种三端可调节精密稳压器，其工作基于比较器的原理。
它内部包含一个精密的参考电压源，通过比较输入电压和参考电压的大小，控制输出端的电流来实现电压的精准调节。
当输入电压高于参考电压时，输出电流增大，使得输出电压下降；当输入电压低于参考电压时，输出电流减小，使得输出电压上升。
通过不断调节输出电流，TL431可以实现对电源电压的稳定调节。
二、基于TL431的控制环路设计步骤：1. 确定电源电压调节范围和稳定要求：根据具体应用需求，确定电源电压调节的范围和所需的稳定性。
这将为后续的控制环路设计提供基础。
2. 选择参考电压：根据电源电压调节范围和稳定要求，选择合适的参考电压。
一般情况下，参考电压取电源电压调节范围的中间值，以保证在整个范围内都能实现较好的稳定性。
3. 设计反馈网络：根据所选择的参考电压和稳定要求，设计反馈网络来确保输出电压稳定。
反馈网络一般由电阻和电容组成，可根据需要选择合适的数值。
4. 设计误差放大器：误差放大器用于放大输入电压和参考电压之间的差异，以控制TL431的输出电流。
误差放大器一般由一个比较器和一个放大器组成，可以使用运算放大器等器件实现。
5. 设计输出级：输出级一般由功率晶体管组成，用于提供足够的输出电流来驱动负载。
根据负载的电流需求，选择合适的功率晶体管，并设计合适的驱动电路。
6. 进行仿真和优化：在完成上述设计后，使用电子电路仿真软件对整个控制环路进行仿真和优化。
通过仿真可以验证电路的性能，优化参数以满足设计要求。
【图】用TL431制作简单充电器电路充电电路电路图利用可调并联稳压器TL431集成电路可组成极简单的充电器。
工作原理：
电路如附图所示。
市电经电容降压、桥式整流、电容滤波，输出直流电压并通过D5向两节
镍锡电池充电。
充电电流的大小和电压的高低，由调节电位器W所决定。
TL431稳定性高，有良好的开关特性，能输出较大的电流。
其基准端REF与阳极端A固定电
压为2.5V，当这两端的电压达到了2.5V（电池电压经分压电路达到2.5V）时，TM31导通，分流
了充电电流，这时K、A间的电压维持为2V左右。
如电池电压低于2V时，TL431又截止，电路又开始进入充电状态。
本装置巧妙地利用这一具
有开关特性的集成电路，制作的充电器能保证电池不过充电，延长了电池的使用寿命。
元件选择：
电路中的TL431是精密的可调集成稳压电路，还可选用其它厂家生产的LM431、LA431
等。
D5用IN4148开关二极管，电阻必须选用1/2W碳膜电阻，W选用1OK电位器。
其它元件按图
标选用，电路装好后，必须固定在一塑料盒内。
电路因没与市电隔离、装置时必须注意安全以
防触电。
TL431的原理及应用研究1. TL431的介绍TL431是一种可调参考电压源，也称为精密可调稳压源或者基准电源。
它是通用电压比较器的一个经典器件，由Texas Instruments开发并广泛应用于电子设备中。
TL431的特点包括高精度、低温漂移以及宽工作电压范围。
2. TL431的工作原理TL431是一个三端稳压器，具有使能引脚（Anode）、参考电压引脚（Cathode）和负载引脚（Cathode）。
它基于齐纳二极管（Zener diode）原理来实现参考电压的稳定输出。
简单来说，TL431通过比较参考电压与稳定电压之间的差异，通过反馈回路调整输出电流，以使输出电压达到所需的参考电压。
3. TL431的应用3.1 电源稳压控制TL431可以应用于各种电源稳压控制回路中。
通过与其他器件（如晶体管）结合使用，可以实现各种稳压电路设计。
3.2 参考电压源由于TL431具有高精度和低温漂移特性，它常被用作基准电压源。
在许多应用中，需要一个稳定而精确的参考电压供应。
3.3 比较器由于TL431具有比较功能，它可以在比较器电路中使用。
当输入电压与参考电压之间的差异超过一定阈值时，TL431将改变输出状态。
3.4 调光应用TL431还可以用于调光应用中，比如LED照明。
通过调节输入电压，可以控制LED的亮度。
4. TL431的特点和优势•高精度：TL431的输出精度可达0.5%•低温漂移：在一定温度范围内，TL431的输出电压不受温度变化的影响•宽工作电压范围：TL431的工作电压范围通常为2.5V至36V5. TL431的应用案例5.1 电源稳压控制其中一个常见的应用案例是电源稳压控制。
TL431可以与晶体管和其他元件组合在一起，构成稳压电路。
通过调整参考电压，可以实现稳定输出电压，以确保电子设备的正常运行。
5.2 温度控制另一个应用案例是温度控制。
在温度控制系统中，TL431可以用来检测温度，并通过反馈回路控制加热或冷却设备。
用TL431制作的可调电源TL431是一种广泛应用于电源控制和电压参考电路的可调节器件，它可以用来制作可调电源，提供稳定且可调节的输出电压。
本文将利用TL431制作一种基于反馈电路的可调电源，并对其进行详细的介绍。
一、原理与工作方式TL431是一种三端稳压器件，其工作原理基于反馈电路。
它可以通过调整其参考电压来控制输出电压的稳定度和可调整范围。
TL431的标准参考电压为2.5V，我们可以通过将其接入反馈回路中，将其输出电压作为反馈信号，与一个参考电压进行比较，从而控制输出电压的稳定性。
二、电路设计在这个电路中，输入电压通过一个变压器和整流滤波电路得到，然后接入一个交流-直流转换器，转换为稳定的直流电压。
该直流电压经过一个限流电路，然后接入TL431的控制引脚。
TL431的参考电压与一个可调电阻相连，以调整输出电压的大小。
最后，通过一个稳压二极管和滤波电路，得到稳定的可调输出电压。
三、电路工作过程1.当输入电压通入变压器和整流滤波电路后，得到一个大约等于峰值电压的直流电压；2.在交流-直流转换器中，该直流电压经过变压器的二次输出，被整流滤波，然后被整流二极管的负载电阻分压，输出参考电压；3.输出参考电压通过可调电阻与TL431的控制管脚相连，控制管脚产生一个反馈电压；4.当比较两个电压后，TL431内部的放大器将比较结果作为控制信号，通过调节流过可调电阻的电流，控制输出电压的稳定性和大小；5.最后，经过稳压二极管和滤波电路的处理，得到稳定的可调输出电压。
四、电路性能分析1.输出电压范围：通过调节可调电阻，可以实现较大范围的输出电压；2.稳定性：TL431内部引脚的反馈机制，使电路具有较好的稳定性，可以得到较稳定的输出电压；3.限流保护：限流电路可以确保在过载或短路情况下，输出电压不会引起设备损坏；4.效率：由于工作原理中包含了一些功耗，因此效率不是很高，但可以通过电路参数的优化来提高效率；5.建立时间：当输入电压发生变化时，电路的建立时间较快，输出电压快速稳定。
TL431电路原理及频率特特性的研究许剑伟 2008-1-1 莆田十中TL431是一种高精度、低温漂电压基准器件，目前已得到广泛应用。
TL431具有很高的电压增益，实际应用中易发生自激等问题，造成许多困惑，本文系统分析TL431的内部电路，并给出利用计算机分析计算的方法，使设计人员对关于TL431电路的稳定性有准确的整体把屋。
一、基本参数估计（1）静态电流分配：TL431的最小工作电流为0.4mA，此时V10基本上没有电流（取0.03mA，be压降0.6）。
V9射极电流为0.6V/10k=0.06mA。
设V3的be压降为0.67V ，V1、V2的集电极电压均为0.67V，所计算时把R1、R2看作并联，，则算得V3射极电流为(2.5-0.67*2)/(3.28+2.4//7.2)=0.228mA。
剩余电流0.4-0.228-0.06-0.03=0.52mA，提供给V7、V8电流镜，V7、V8各获得0.04mA。
V4、V5、V6、V7、V8工作电流均为0.04mA。
（2）假内部三极管的fT值为100—200MHz，当工作电流小的时候fT为10—100MHz，由此间接估计三极管内部的等效电容。
cb结电容均假设为1—2pF。
V4、V7 、V8、V9等三极管工作电流小，所以fT要小很多（结电容为主，扩散电容较小）。
（3）V4、V5工作电流较小，通常小电流时电流放大倍数也较小。
设V4的放大倍数为50倍左右。
（4）为方便计算，设V9、与V10的电流放大系数相同，V9、V10与电流增益直接相关，它们的放大倍数可由TL431数据表间接计算出来。
注1：晶体管的低频放大倍数与直流放大倍数是不相同的，静态工作电流小时二者相差不大，静态电流大时二者可能相差很大，具体与该晶体管的特性有关。
二、TL431带隙基准电压产生原理带隙基准产生的原理不是本文要阐述的主要问题，但TL431内部的基准电路与增益和关，所以有必要对其分析。
TL431电路原理及频率特特性的研究许剑伟2008-1-1 莆田十中TL431是一种高精度、低温漂电压基准器件，目前已得到广泛应用。
TL431具有很高的电压增益，实际应用中易发生自激等问题，造成许多困惑，本文系统分析TL431的内部电路，并给出利用计算机分析计算的方法，使设计人员对关于TL431电路的稳定性有准确的整体把屋。
一、基本参数估计（1）静态电流分配：TL431的最小工作电流为0.4mA，此时V10基本上没有电流（取0.03mA，be压降0.6）。
V9射极电流为0.6V/10k=0.06mA。
设V3的be压降为0.67V ，V1、V2的集电极电压均为0.67V，所计算时把R1、R2看作并联，，则算得V3射极电流为(2.5-0.67*2)/(3.28+2.4//7.2)=0.228mA。
剩余电流0.4-0.228-0.06-0.03=0.52mA，提供给V7、V8电流镜，V7、V8各获得0.04mA。
V4、V5、V6、V7、V8工作电流均为0.04mA。
（2）假内部三极管的fT值为100—200MHz，当工作电流小的时候fT为10—100MHz，由此间接估计三极管内部的等效电容。
cb结电容均假设为1—2pF。
V4、V7 、V8、V9等三极管工作电流小，所以fT要小很多（结电容为主，扩散电容较小）。
（3）V4、V5工作电流较小，通常小电流时电流放大倍数也较小。
设V4的放大倍数为50倍左右。
（4）为方便计算，设V9、与V10的电流放大系数相同，V9、V10与电流增益直接相关，它们的放大倍数可由TL431数据表间接计算出来。
注1：晶体管的低频放大倍数与直流放大倍数是不相同的，静态工作电流小时二者相差不大，静态电流大时二者可能相差很大，具体与该晶体管的特性有关。
二、TL431带隙基准电压产生原理带隙基准产生的原理不是本文要阐述的主要问题，但TL431内部的基准电路与增益和关，所以有必要对其分析。
1、Vbe压降在室温下有负温度系数约C=-1.9至-2.5mV/K，通常取-2mV/K，而热电压UT=DT在室温下有正温度系数D=0.0863 mV/K，将UT乘以适当倍率并与Vbe相加可大大消除温度影响。
基于TL431和LM317T 的0起调高精度稳压电源的设计与制作陈坚苏TL431是一个有良好热稳定性的并联型三端可调精密基准电压源，与可调集成稳压器LM317T 可构成高精度0起调的稳压电源，计算模型见图一。
其中Vref1和Vref2分别是LM317T 和TL431的基准电压，RP 为可调电位器的阻值，设计最大稳压输出电压为V0，负偏压为V2。
设：电位器RP 的动触头移到X 位置时上部的电阻为RPX ，此时的输出电压为V0X ，其它有关变量的下标也标有X 。
从右图可以得到两个基本公式： X V 0)32()3(22R RP R R RPX RP V V ref +++−=+………………⑴21120ref KRX ref KAX ref X V V V V V V V ++=+=+ …………………⑵其中：分别是TL431的阴极—阳极电压和阴极—参考端电压。
KRX KAXV V 、设计要求：当RPX=0时V0X=0，当RPX=RP 时V0X=V0，代入上式，经简单运算可求得：01120222＞）（）（RP V VV V R ref +−= ………………………⑶RP V V R 023= ……………………………………………………⑷2012ref KR ref V V V V ++= …………………………………………⑸其中：为输出电压为0时TL431的阴极和参考端的电压。
0KR V 由⑵式可知，输出稳压电压与成正比。
由⑸式可知负偏压不仅与有关，而且还与和有关。
这与其它从0起调的负偏压的计算是不同的。
另外，由⑶式可得到 。
X V 0KRX V 2V 2ref V 1ref V 0KR V 22ref V V ＞上述一组关于的方程，表明满足设计要求的解有很多。
关键是要确定的合理取值范围。
查TL431的使用手册，可推知＜－0.7V 时，TL431的阴极电流将急剧增长，并将失去稳压作用。
但如取得较大，将使V2、R3相应增大，特别是R2与V2成平方关系将迅速增大。
基于TL431的线性精密稳压电源的设计和应用【摘要】根据恒压供电传感器、变送器的需要，针对温度漂移小，输入宽电压及大电流负载的问题，基于常用单端稳压芯片TL431内部结构、工作原理和主要特点，设计了一种基于TL431的线性稳压电源，实现了大功率、宽电压、低温漂的可调式精密稳压电源，并对TL431应用注意事项进行了总结。
【关键词】TL431；限流电阻；稳压电源；低温漂1.引言TL431是一个有良好热稳定性能的三端可调精密电压基准集成芯片，具有体积小、价格低廉、性能优良等特点：它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从参考电压（2.5V）到36V范围内的任何值，典型动态阻抗仅为0.2Ω，电压参考误差为±0.4%，负载电流能力从1.0mA到100mA，温度漂移低，输出噪声电压低等[1]。
基于以上特点，不仅可以用于恒流源电路、电压比较器电路、电压监视器电路、过压保护电路等电路中、还广泛应用于线性稳压电源、开关稳压电源等直流稳压电源电路中，本文对TL431在线性稳压电源中的并联和串联型两种电源进行了详细的介绍[2]。
2.TL431的内部结构和功能2.1 TL431的符号该器件的符号如图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图1 TL431的符号2.2 TL431的内部电路图由内部电路图图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[3]，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。
