簡(jiǎn)述TL431的內(nèi)部情況以及如何用它來調(diào)節(jié)電源

多年來我設(shè)計(jì)了很多隔離式電源。正如您可能猜想的那樣，大部分這些電源往往都有 3.3V 或更高的輸出電壓。當(dāng)要我設(shè)計(jì)一款 2.5V 隔離式電源時(shí)，我最初的想法是根本不可能使用 TL431 實(shí)現(xiàn)這種低輸出電壓。想到必須生成更高的輔助輸出電壓只用于為誤差放大器、參考和光電耦合器供電時(shí)，我感到有些退縮。經(jīng)過一番思考，琢磨如何更好地利用現(xiàn)有電壓后，我想出了添加一個(gè) PNP 型晶體管的簡(jiǎn)單解決方案。要理解問題與解決方案，首先要清楚 TL431 的內(nèi)部情況以及如何用它來調(diào)節(jié)電源。

TL431 并聯(lián)穩(wěn)壓器也許是隔離式開關(guān)電源中最常見的 IC。它可為精確調(diào)節(jié)輸出電壓提供低成本的簡(jiǎn)單方法。圖 1 是 TL431 以及用來調(diào)節(jié)隔離式電源輸出的典型應(yīng)用電路的方框圖。TL431 在單個(gè)三端器件中整合了一個(gè)內(nèi)部參考和一個(gè)放大器。R3 及 R5 電阻分壓器與 TL431 的內(nèi)部參考電壓可設(shè)置輸出電壓。在 TL431 內(nèi)部，誤差放大器的輸出可驅(qū)動(dòng)晶體管的基極。該晶體管的集電極不僅可連接至 TL431 的 K（陰極）引腳，而且還可驅(qū)動(dòng)光電耦合器，其可將整個(gè)隔離邊界的誤差信號(hào)發(fā)送至主控制器。反饋環(huán)路的頻率響應(yīng)由安放在 TL431 陰極引腳與 REF 引腳之間的補(bǔ)償組件形成。

在轉(zhuǎn)換器輸出電壓小于 5V 時(shí)，該電路的運(yùn)行就會(huì)受到限制。陰極的最小推薦工作電壓等于參考電壓，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)版 TL431 而言是 2.5V。光電耦合器內(nèi)部的光電發(fā)射器具有大約 1.5V 的最大正向壓降。如果輸出電壓小于 4V，光電耦合器可能就沒有得到充分的正向偏置。此外，還需要為偏壓電阻器 （R1） 的壓降分配額外的電壓容限。這可將標(biāo)準(zhǔn) TL431 的實(shí)際使用限制在輸出超過 4.5V 的電壓下。也有較低電壓版本的 TL431，例如可提供 1.25V 參考電壓的 TLV431。這可為采用 3.3V 輸出驅(qū)動(dòng)光電耦合器提供足夠的預(yù)留空間。要使用該部件調(diào)節(jié)較低的輸出電壓，需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)電路進(jìn)行修改。

如圖 2 所示，只需添加一個(gè) PNP 型晶體管，低電壓 TLV431 就可用來調(diào)節(jié)小于 3.3V 的輸出電壓。在該電路中，TLV431 的陰極可驅(qū)動(dòng) PNP 型晶體管的基極，其可配置為發(fā)射極跟隨器。這有助于光電耦合器在 PNP 型晶體管集電極與接地之間移動(dòng)，這里可為光電發(fā)射器的正向壓降提供足夠的預(yù)留空間。由于最低陰極電壓為 1.25V，典型基極-發(fā)射極電壓為 0.7V，因此 Q1 發(fā)射極的最低電壓約為 1.95V。這可為整個(gè)支持 2.5V 輸出電壓的偏壓電阻器提供超過 0.5V 的壓降。

這個(gè)簡(jiǎn)單的修改可擴(kuò)大 TLV431 的電路調(diào)節(jié)范圍，能包含 2.5V 電軌。但對(duì)于低于 2.5V 的輸出電壓，標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓電路所需的修改就會(huì)變得越來越復(fù)雜。最終，有必要生成一個(gè)只用于為 TLV431 供電和驅(qū)動(dòng)光電耦合器的更高電壓輔助電源軌。

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