1、TL431的原理及應用研究摘要：分析了TL431的工作原理,整理了技術指標,論述了四個方面的典型應用,總結了使用注意事項,并以詳盡的圖表證明,該芯片參數優越,性能可靠,應用前景廣闊。關鍵詞：TL431穩壓基準性能應用引言TL431是TL、ST公司研制開發的并聯型三端穩壓基準。由于其封裝簡單（型如三極管）、參數優越（高精度、低溫漂）、性價比高（民品1.31.5元/只），近年來在國外已經得到了廣泛應用。從1988年獲得該器件的第一手資料開始,我們就對該器件給予了關注。通過大量的實驗和多年的應用證明,該器件猶如七十年代誕生的555時基芯片一樣，價廉物美、參數優越、性能可靠、應用方便、值得推廣。尤其是

2、在民品開發中，大有用武之地。3Alflifit）圖內舟爭就屯咼工作原理該芯片的內部等效電路如圖1所示。其中V1V2構成輸入級,V3V4V5構成穩壓基準,V6V7V8V9構成差分放大器,V10V11形成復合管,構成輸出級。D1D2均為反向極向保護。引線端子1為參考電壓輸入端R,2為公共陽極端A,3為輸出陰極端K。其等效功能框圖如圖2（a）所示。其中VR為基準電壓（VR=2.5V）,A為同相放大器,V為并聯型調整管（總增益A021000倍），W為饋電支路。其封裝引腳如圖2（b）,電路符號如圖2（c）所示。技術指標TL431的電氣參數見表1。表1TL431電氣參數參數名稱稱號測試條件TL431單位m

3、intypemax基準電壓VRVKA=VR,IK=10mA244024952550mV基準電壓溫漂STST=AVR/VR/AT5*3050ppm/C基準電壓調整率SVSV=AVR/AVKA0.4*-1-2mV/V參考端輸入電流IRIK=10mA0.5*24pA最小陰極電流IKAminVKA=5V0.2*0.41mA最大陰極電流IKAmaxVKA=5V100120150*mA最小陰極電壓VKAmin（略）2.2*2.52.6V最大陰極電壓VKAmax（略）36*3744V最大耗散功率PD（略）7009001300mWTL431尾綴字母表示產品級別及工作溫度范圍,59Z序證-比禮.料于宀C為商業品

4、（_10C+附注：上表是綜合多個生產廠家提供的參數及實測數據（*）而制。70C）,1為工業品(40C85C),M為軍品(一55C125C)。該器件的主要技術指標為：基準電壓溫漂?。篧50ppm/C;基準電壓精度高：2.5V1%;輸出噪聲電壓低：WIOOpVpp;穩壓范圍寬：（2.536）V連續可調;負載電流范圍大：（1.0100）mA。典型應用實例穩壓基準許多穩壓基準的負載能力都很小,腔3桓壓基堆端電壓調節也不方便,而由TL431構成的穩壓基準溫漂小,又有相當的負載能力,且輸出電壓連續可調,電路簡單。其典型接線如圖3所示,輸出電壓由下式確定：UO=1+(R1/R2)VR(VR=2.5V)其電壓

5、調節范圍為2.5V36V,當R1短路或R2斷路時,Uo=VR=2.5V;電流動態范圍為0(UiUo)/ROlmA。該電路還可以很方便地加入一只擴流管即構成一個性能優良的穩壓電源。壓控開關如圖4所示，由于VR=2.5V,IRW2“A,所以當UiR2/(Rl+R2)VR時,TL431的輸出級導通,UKW2.5V,繼電器K吸合；當UiR2/(Rl+R2)VR時,TL431的輸出級截止,UK+E，繼電器K斷開,實現了壓控開關的功能。由于TL431的開環電壓增益A01000(受負載阻抗影響)，故轉換斜率陡峭，且輸入信號回差電壓小(W5mV,受負載電流影響)。對于許多要求過壓、過流限制的場合,TL431都

6、非常實用,且壓控精度高,溫漂小。前級二次穩壓二次穩壓的質量,對前級放大器的噪聲和溫漂的影響極大。常規的二次穩壓電路中,穩壓管的電源抑制比太低,三端穩壓器的噪聲太大,其它精密芯片又電路復雜,而且成本高。TL431用于二次穩壓的典型電路如圖5所示。由該電路構成的AVD=1000的程控放大器輸出噪聲電壓小于1mVpp.高精度電源用TL431和三端集成穩壓器構成高精度電源，是性價比極高的一種方案。如圖6所示，該電路輸出電壓的精度、調整率、溫漂完全取決于TL431,發揮了TL431高精度、高速度、低溫漂的優點,同時有充分利用了三端穩壓器大功率、大電流輸出及過流、過壓、過熱保護功能,使得整機的性能價格比極

7、高。注意事項陽3社脈二冼尷醫5.1自激由于TL431是有較高的開環增益且響應速度快，當取樣點（Rl、R2的連接點）離兩極（K、A）較遠時，電路容易產生超調自激,所以在使用時要引起注意。圖4中的C1和圖6中的C17C18E10E11的作用即為抗干擾、抑自激，調試時要合理選取參數。最小維持電流與最小陰極電壓由于TL431的內部基準VR是靠陰極電流IK維持，并且低于極間電壓UKA，所以應用時要注意：TL431的輸出極截止后，仍必須有大于0.2mA的陰極維持電流;當輸出極“飽和”后，極間電壓UKA仍至少大于2.2V。取樣電阻取樣電阻的選材及布放，直接影響到穩壓精度和溫度特性，所以必須選用溫度系數小、噪

8、聲低、功率裕量大的同型號精密電阻，如RJJ等。如圖6中的取樣電阻R10R21的布放方式,也是一種行之有效的方法。耐壓及功耗由于TL431所能承受的耗散功率較?。ǔＲ帪?00mW，少數廠家的塑封管小于500mW），當其在高溫、高壓或大電流條件下使用時,要注意通風、散熱和安全性。結語大量實驗和長期應用證明,TL431確是一片設計精巧、應用方便、性能可靠、性價比較高的穩壓基準，應用前景廣闊。摘要介紹可調分流基準芯片TL431的特性及其在一些功能電路中的應用。關鍵詞可調分流基準恒流恒壓PWM開關電源1TL431的簡介德州儀器公司（TI）生產的TL431是一是一個有良好的熱穩定性能的三端可調分流基準源。

9、它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從Vref（2.5V）到36V范圍內的任何值（如圖2）。該器件的典型動態阻抗為0.2Q在很多應用中可以用它代替齊納二極管，例如，數字電壓表，運放電路、可調壓電源，開關電源等等。ANODEFIEFCATHODE左圖是該器件的符號。環引腳分別為：陰極CE、陽極AE和參考端R。曲勺具體功能可以用如圖1的功能模塊示意。由圖可以看到，VI是一個內部的2.5V基準源，接在運放的反相輸入端。由運放的特性可知，只有當REF端（同相端）的電壓非常接近VI（2.5V）時，三極管中才會有一個穩定的非飽和電流通過，而且隨著REF端電壓的微小變化，通過三極管圖1的電流將從1到10

10、0mA變化。當然，該圖絕不是TL431的實際內部結構，所以不能簡單地用這種組合來代替它。但如果在設計、分析應用TL431的電路時，這個模塊圖對開啟思路，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。2.恒壓電路應用o=(1TL431veATTVW-*前面提到TL431的內部含有一個2.5V的基準電壓，所以當在REF端引入輸出反饋時,器件可以通過從陰極到陽極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。如圖2所示的電路，當R1和R2的阻值確定時，兩者對Vo的分壓引入反饋，若Vo增大，反饋量增大，TL431的分流也就增加，從而又導致Vo下降。顯見，這個深度的負反饋電路必然在VI等于基準電壓處穩定，此

11、時Vo=(1+R1/R2)Vref。選擇不同的R1和R2的值可以得到從2.5V到36V范圍內的任意電壓輸出，特別地，當R1=R2時，Vo=5V。需要注意的是，在選擇電阻時必須保證TL431工作的必要條件，就是通過陰極的電流要大于1mA。當然，這個電路并不太實用，但它很清晰地展示了該器件的工作原理在應用中的方法。將這個電路稍加改動，就可以得到在很多實用的電源電路，如圖3，4。0圖3大電流的分流穩壓電路圖4精密5V穩壓器3、實驗手記阻值取值：RO取1.5K,Rl、R2分別取10K,按結果，應得到5V的輸出電壓。Vin使用12V,實測電壓為5V。Vin使用24V,實測電壓5V（我的31/2位電表的顯

12、示值），因此，此種器件的精度很高。接入負載，在C、A端并接負載電阻，Vin用12V。當負載電阻大于2K時，輸出電壓幾乎看不出任何變化。當電阻小于2K時，輸出電壓開始減小，此時應當是前面所說的陰極電流的條件不符合了。妙O晉國妙C5470uF輸出2.5V-24V0用TL431制成的高精度穩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。利用TL431作大功率可調穩壓電源精密電壓基準ICTL431是TO92封裝如圖1所示。其性能是輸出壓連續可調達36V,工作電流范圍寬達0.1。100mA，動態電阻典型值為0.22歐輸出雜波低。圖2是TL431的典型應用，其中、腳兩端輸出電壓V=2.5（R2十R3）V/R3。如果改變R2的阻值大小，就可以改變輸出基準電壓大小。圖3是利用它作電壓基準和驅動外加場效應管K790作調整管構成的輸出電流大（約6A）、電路簡單、安全的穩壓電源。工作原理如圖3所示，220v電壓經變壓器B降壓、D1-D4整流、C1濾波。此外D5、D6、C2、C3組成倍壓電路（使得Vdc=60V）,Rw、R3組成分壓電路，T1431、R1組成取樣放大電路,9013、R2組成限流保護電路，場效應管K790作調整管（可直接并聯使用）以及C5是輸出濾波器