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文檔簡介
WordTL431多種經(jīng)典應(yīng)用電路一、TL431介紹
TL431是由美國(德州儀器)公司((TI))和Motorola公司生產(chǎn)的2.50~36V可調(diào)精密并聯(lián)穩(wěn)壓器,它是一種具有可調(diào)(電流)輸出能力的基準(zhǔn)電壓源,TL431系列產(chǎn)品包括TL431C、TL431AC、TL431I、TL431(AI)、TL431M、TL431Y,共6種型號。它們的內(nèi)部電路完全相同,僅個別技術(shù)指標(biāo)略有差異。
二、TL431內(nèi)部結(jié)構(gòu)
該器件的符號如圖1,三個引腳分別為:陰極(CATHODE)、陽極(ANODE)和參考端(REF),參考電壓為2.5V。
內(nèi)部電路圖圖
圖2可以看出,它由多極放大電路、偏置電路、補(bǔ)償和(保護(hù)電路)組成,其中(晶體管)V1構(gòu)成輸入極,V3、V4、V5構(gòu)成穩(wěn)壓基準(zhǔn),V7和V8組成的鏡像恒流源與V6、V9構(gòu)成差分(放大器)作中間級,V10、V11形成復(fù)合管,構(gòu)成輸出,其它一些電阻、(電容)、二級管分別起偏置、補(bǔ)償和保護(hù)作用,在原理上它是一個單端輸入、單端輸出直流放大器。
如其等效功能示意圖如圖3所示,由一個2.5V的精密基準(zhǔn)電壓源、一個電壓(比較器)和一輸出開關(guān)管等組成,參考端的輸出電壓與精密基準(zhǔn)電壓源(Vr)ef相比較,當(dāng)參考端電壓超過2.5V時,TL431立即導(dǎo)通。
三、TL431常用應(yīng)用電路
1、并聯(lián)穩(wěn)壓器
這是431用得最多的電路,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(nèi)的任意電壓輸出,特別地,當(dāng)R1=R2時,VO=5V。由于參考極輸入用的是射極跟隨器,因此具有很高的輸入阻抗,而輸入電流很小。
對于此電路,基本分析步驟為:
1)確定穩(wěn)壓電壓
2)確定負(fù)載最大電流
3)根據(jù)輸入電壓Vin、穩(wěn)壓電壓,限流電阻R確認(rèn)TL431的工作電流(1mA~100mA)
4)算出限流電阻R的功率,P=(Vin-Vout)*(Vin-Vout)/R,選擇合適的電阻R
例如輸入電壓12V,輸出電壓為3.3V,根據(jù)TL431的Ref引腳只需要uA級的電流就看實現(xiàn)穩(wěn)壓,因此R1和R2可選擇K級電阻,K1這里選擇15K,那么K2為47K,輸出電壓3.297V;
負(fù)載電流Iout假設(shè)是30mA,流過TL431的電流IKA可以按照最小值1mA計算,那么輸入電流Iin=Iout+IKA=31mA,那么電流電阻R≤(Vin-Vout)/Iin≈280Ω,可以取220歐姆,此時電阻功率P≈344mW,電阻可取3/4W的2021封裝貼片電阻。注意TL431的耗散功率,一般是350mW左右,即PD≥IoutVout。此種穩(wěn)壓器功率較小,一般只用作基準(zhǔn)(電源),適合于寬輸入電壓或存在大的輸入電壓瞬變場合。
2、串聯(lián)穩(wěn)壓器
串聯(lián)穩(wěn)壓器可以說是并聯(lián)穩(wěn)壓器的擴(kuò)充,但是電流可以輸出很大(如果用大電流的復(fù)合管),但是輸出電壓公式一樣的,Vout=(1+R1/R2)Vref,注意輸出最小值Vout(min)=Vref+Vbe。
R為TL431提供工作電流同時也為晶體管Q提供基極電流,C1起到補(bǔ)償作用,TL431耗散功率PD=Vout*(Iout/β),其中β為晶體管放大倍數(shù)。這種基準(zhǔn)電源適合于負(fù)載電流變化,電源電流和負(fù)載電流同時減小或者需要對基準(zhǔn)源進(jìn)行休眠或關(guān)斷的場合。
3、并聯(lián)擴(kuò)流穩(wěn)壓電路
并聯(lián)擴(kuò)流穩(wěn)壓電路是在基本的并聯(lián)穩(wěn)壓電路基礎(chǔ)上修改而來,通過增加三極管,三極管的發(fā)射極連接到輸出電壓端,利用三極管的放大狀態(tài),使其具有擴(kuò)流作用。
4、比較器
利用EL431的基準(zhǔn)電壓Vref可以設(shè)計帶溫補(bǔ)電壓基準(zhǔn)的單電源比較器,其中Vth=Vref,當(dāng)Vin<Vref時,Vout>0;當(dāng)Vin>Vref時,Vout≌2V。
5、恒流源
由于Vref端的電壓始終穩(wěn)定在2.5V,那么接在REF端和地間的電阻中流過的電流就應(yīng)是恒定的。利用這個特點,可以將TL431設(shè)計出精密的恒流源。恒流電流I=Vref/R1。
6、用作(開關(guān)電源)的誤差放大器
在開關(guān)電源當(dāng)中我們經(jīng)常看見這樣的反饋電路,以TL431構(gòu)成誤差放大器,以(光耦)進(jìn)行原副邊隔離的電路結(jié)構(gòu)。R3和R5決定輸出電壓大小,C4和R6構(gòu)成補(bǔ)償(網(wǎng)絡(luò))
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