電源設計的關鍵一環(huán)：TL431讓您的產品更穩(wěn)更強

TL431是一種三端可調式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器，也被稱為可調式精密基準電壓源。它的主要功能是提供一個穩(wěn)定、精確且可調的參考電壓，常用于電源穩(wěn)壓、過壓保護、恒流源、基準電壓源等電路中。

在適用的汽車級、商用級內均可滿足規(guī)定的熱穩(wěn)定性?？梢酝ㄟ^兩個外部電阻器將輸出電壓設置為介于 Vref（約為2.5V）和 36V 之間的任意值。其輸出阻抗典型值均為 0.2Ω。此類器件的有源輸出電路具有非常明顯的導通特性，因此非常適合用于替代許多應用中的齊納二極管，例如板載穩(wěn)壓器、可調節(jié)電源和開關電源。

TL431 功能引腳圖解

TL431 有三個引腳，分別是：

陰極（Cathode，K）

陽極（Anode，A）

參考端（Reference，REF）

引腳功能：

陰極（K）：電流從陰極流出，起控制作用。

陽極（A）：電流從陽極流入，連接到電路的負極或地。

參考端（REF）：用于調整輸出電壓，通過連接外部電阻網絡來設定所需的輸出電壓。

TL431 CAD模型

TL431 內部電路圖

可以看出，它由多極放大電路、偏置電路、補償和保護電路組成，其中晶體管V1構成輸入極，V3、V4、V5構成穩(wěn)壓基準，V7和V8組成的鏡像恒流源與V6、V9構成差分放大器作中間級，V10、V11形成復合管，構成輸出，其它一些電阻、電容、二級管分別起偏置、補償和保護作用，在原理上它是一個單端輸入、單端輸出直流放大器。

TL431 電路符號

TL431 封裝封裝

TL431 PCB 3D 模型

TL431 工作原理詳解

基本原理：

TL431 的工作原理類似于一個可調節(jié)的齊納二極管。它內部包含一個精密的 2.5V 基準電壓源和一個運算放大器。當基準端（REF）電壓達到 2.5V 時，運算放大器控制陰極（K）導通，使陰極和陽極之間產生電流，從而穩(wěn)定輸出電壓。

電壓設定公式：

通過外部分壓電阻 R1 和 R2，可以設定 TL431 的輸出電壓 VOUT：

VOUT=VREF×(1+R2R1)+IREF×R1

VREF：內部基準電壓，典型值為 2.5V。

IREF：基準端的偏置電流，通常很小，可忽略。

工作過程：

初始狀態(tài)：當電路加電后，TL431 尚未導通，陰極和陽極之間無電流。

電壓建立：通過外部電阻分壓，REF 電壓開始上升。

導通條件：當 REF 電壓達到 2.5V，內部運算放大器使陰極導通。

穩(wěn)壓過程：TL431 調節(jié)陰極電流，使 REF 電壓穩(wěn)定在 2.5V，從而穩(wěn)定輸出電壓。

所以 TL431 的工作原理是：

當輸入電壓增加時，輸出電壓增加，輸出采樣增加。這時，內部電路被調整以增加流過自身的電流，這也增加了電流限制電路。結果，限流電阻的電壓降增加，輸出電壓等于輸入電壓減去限流電阻，壓降的增加導致輸出電壓下降。從而實現(xiàn)電壓調節(jié)。

TL431 好壞怎么測量？

外觀檢查

仔細觀察 TL431 的封裝是否完好，有無明顯氧化、變色，引腳是否完整且連接正確。

萬用表測量電阻

使用指針式萬用表的 Rx1k 擋或數(shù)字萬用表的二極管檔，將表筆與 TL431 的三個引腳兩兩進行正、反向檢測。

正常情況下，紅表筆接陽極 A，黑表筆接陰極 K，阻值應為無窮大，對調表筆測量應在幾千歐姆；紅表筆接參考極 R，黑表筆接陰極 K，阻值應為無窮大，對調表筆測量應在幾千歐姆；紅表筆接參考極 R，黑表筆接陽極 A，阻值應為 30K 左右，對調表筆測量應為 20K 左右。

若測量某兩腳之間阻值很小或為零，表明管子已擊穿損壞。

萬用表測量電壓

選擇數(shù)字萬用表的電壓檔位，將其正極連接到 TL431 的陰極引腳，負極連接到參考電壓引腳，正常情況下，TL431 的參考電壓值應為 2.5V 左右。

給 TL431 施加不同的輸入電壓，觀察其輸出電壓是否穩(wěn)定，若輸出電壓不穩(wěn)定或與標稱值相差較大，則可能損壞。

示波器檢測

使用示波器觀察 TL431 輸出引腳的波形，正常工作的 TL431 應產生穩(wěn)定的波形，無明顯幅值或頻率變化，若波形異常，則可能損壞。

那么如何判斷 TL431 的好壞呢？

對于在線式TL431電源誤差比較器，可采用外接維修電源進行檢測。將維修電源接入TL431的采樣點，當電壓高于標稱電壓時，TL431導通，陰極電壓為低。

也就是說，當電源電壓升高時，TL431導通，使光電耦合器的二極管導通，使三極管處于飽和狀態(tài)，最終縮短初級功率開關管的導通時間（降低占空比）。這樣，輸出電壓就降低了。

如果維持電壓降低，則TL431截止，K極電壓高，光電耦合器的二極管截止，使三極管處于截止狀態(tài)，最終控制增加變壓器初級功率開關的開啟時間（增加占空比）。

增加輸出電壓。開關電源的閉環(huán)穩(wěn)壓電路是利用TL431的開或關兩種狀態(tài)來調節(jié)開關的占空比來控制輸出電壓的穩(wěn)定。

用萬用表測量時，若 lC 兩極間電阻正常，則可判斷TL431正常。使用維修電源上電測試時，在改變電源電壓的情況下，若TL431極對地有高低電平兩次變化，則可判斷TL431正常。

注意事項：

避免過壓/過流：測試時不要超過 TL431 的最大額定值，防止損壞器件。

確保接線正確：接線錯誤可能導致錯誤判斷器件好壞。

TL431 可調穩(wěn)壓電路-并聯(lián)穩(wěn)壓電路

TL431 作為并聯(lián)（分流）穩(wěn)壓器使用時，通常與分壓電阻和限流電阻配合，實現(xiàn)穩(wěn)定輸出電壓。

并聯(lián)穩(wěn)壓電路是TL431431最常用的電路，輸出電壓 Vout=(1+R1/R2)Vref。

選擇不同的 R1 和 R2 的值可以得到從 2.5V 到 36V 范圍內的任意電壓輸出，特別是當 R1=R2 時，VO=5V。

由于參考極輸入采用射極跟隨器，因此具有很高的輸入阻抗，而且輸入電流很小。

TL431 串聯(lián)穩(wěn)壓電路

串聯(lián)穩(wěn)壓電路可以說是并聯(lián)穩(wěn)壓電路的延伸，但是電流輸出可以很大（如果用大電流復合管的話），但是輸出電壓公式是一樣的，Vout=(1+R1/ R2)Vref，注意最小輸出Vout（min）=Vref+Vbe。

R 由 TL431 提供工作電流，晶體管 Q 提供基極電流，C1 起補償作用，TL431 耗散功率PD=Vout*(Iout/β)，其中β為晶體管放大系數(shù)。 此參考電源適用于負載電流變化，當電源電流和負載電流同時減小時，或需要休眠或關閉參考源時。

TL431 比較電路

利用 TL431 的Vref 參考電壓可以設計一個帶有溫度補償電壓參考的單功率比較器，其中Vth = Vref，當 Vin＜Vref 時，Vout＞0；當 Vin＞Vref 時，Vout≌2V。

TL431 恒流源

因為 Vref 端的電壓始終穩(wěn)定在 2.5V，那么連接到 REF 端與地之間的電阻流過的電流應該是恒定的。

利用這一特性，可以為 TL431 設計一個精密的恒流源。恒流 I=Vref/R1。

TL431 用作開關電源的誤差放大器

在開關電源當中我們經?？匆娺@樣的反饋電路，以TL431構成誤差放大器，以光耦進行原副邊隔離的電路結構。

R3和R5決定輸出電壓大小，C4和R6構成補償網絡。當輸出電壓有變化，最終導致光耦輸入端二極管電流變化，從而控制電源芯片開關管通斷頻率，使輸出電壓保持不變。

TL431 是一種功能多樣、應用廣泛的電子元件。通過合理的電路設計，可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，實現(xiàn)穩(wěn)壓、恒流、比較、放大等多種功能。