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                            TL431特性及应用

                            1 TL431的简介

                             

                            德州仪器公司(TI)生产的TL431是一是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref2.5V)到36V范围内的任何值(如图2)2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω2021欧洲杯竞猜投注平台,在很多应用中可以用它代替齐纳二极管2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,例如2021欧洲杯竞猜投注平台,数字电压表,运放电路2021欧洲杯竞猜投注平台、可调压电源,开关电源等等。 wpe5.jpg (1450 字节)

                            左图是该器件的符号2021欧洲杯竞猜投注平台。3个引脚分别为:阴极(CATHODE)2021欧洲杯竞猜投注平台、阳极(ANODE)和参考端(REF)2021欧洲杯竞猜投注平台。TL431的具体功能可以用如图1的功能2021欧洲杯竞猜投注平台?槭疽。 wpe6.jpg (3521 字节)

                            由图可以看到2021欧洲杯竞猜投注平台,VI是一个内部的2.5V基准源,接在运放的反相输入端2021欧洲杯竞猜投注平台。由运放的特性可知2021欧洲杯竞猜投注平台,只有当REF端(同相端)的电压非常接近VI2.5V)时,三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过2021欧洲杯竞猜投注平台,而且随着REF端电压的微小变化,通过三极管 图1 的电流将从1100mA变化2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台。当然2021欧洲杯竞猜投注平台,该图绝不是TL431的实际内部结构,所以不能简单地用这种组合来代替它2021欧洲杯竞猜投注平台。但如果在设计2021欧洲杯竞猜投注平台、分析应用TL431的电路时,这个?橥级钥羲悸,理解电路都是很有帮助的2021欧洲杯竞猜投注平台,本文的一些分析也将基于此?槎箍2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台。

                             

                             

                            2. 恒压电路应用

                             

                            wpe7.jpg (6688 字节)前面提到TL431的内部含有一个2.5V的基准电压2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,所以当在REF端引入输出反馈时2021欧洲杯竞猜投注平台,器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流,控制输出电压2021欧洲杯竞猜投注平台。如图2所示的电路,当R1R2的阻值确定时,两者对Vo的分压引入反馈,若V o增大2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,反馈量增大2021欧洲杯竞猜投注平台,TL431的分流也就增加2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,从而又导致Vo下降2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台。显见,这个深度的负反馈电路必然在VI等于基准电压处稳定2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,此时Vo=(1+R1/R2)Vref。选择不同的R1R2的值可以得到从2.5V36V范围内的任意电压输出,特别地2021欧洲杯竞猜投注平台,当R1=R2时2021欧洲杯竞猜投注平台,Vo=5V2021欧洲杯竞猜投注平台。需要注意的是2021欧洲杯竞猜投注平台,在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件,就是通过阴极的电流要大于1 mA 。

                            当然2021欧洲杯竞猜投注平台,这个电路并不太实用2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,但它很清晰地展示了该器件的工作原理在应用中的方法2021欧洲杯竞猜投注平台。将这个电路稍加改动2021欧洲杯竞猜投注平台,就可以得到在很多实用的电源电路2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,如图32021欧洲杯竞猜投注平台,42021欧洲杯竞猜投注平台。  

                            wpe8.jpg (7074 字节)                                                                   wpe9.jpg (6778 字节)

                            3 大电流的分流稳压电路                                            图4 精密5V稳压器

                             

                            3.    恒流电路应用

                             

                            由前面的例子我们可以看到2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,器件作为分流反馈后,REF端的电压始终稳定在2.5V2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,那么接在REF端和地间的电阻中流过的电流就应是恒定的。利用这个特点2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,可以将TL431应用很多恒流电路中2021欧洲杯竞猜投注平台。

                            wpeA.jpg (3639 字节)如左图5是一个实用的精密恒流源电路2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台。原理很简单,不再赘述。但值得注意的是2021欧洲杯竞猜投注平台,TL431的温度系数为30ppm/℃,所以输出恒流的温度特性要比普通镜像恒流源或恒流二极管好得多,因而在应用中无需附加温度补偿电路。

                            5下面就介绍一个用该器件为传感器电桥提供恒定偏流的电路2021欧洲杯竞猜投注平台,如图62021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台。

                            这是一个已连成桥路的硅压传感器的前级处理电路2021欧洲杯竞猜投注平台。Vref/R2的值应设为电桥工作所必要的恒定电流,该电流值通2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台;嵊纱衅髦圃焐烫峁2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台。流经TL431阴极的电流由R1和电源电压Vs决定2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,在应用中通常让它等于桥路电流,但一定要注意大于1mA。

                            由于TL431非常易于实现恒压或恒流2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,而且有很好的温度稳定性2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,因此很适合于仪表电路、传感器电路等设计应用2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台。在此方面的应用例子很多2021欧洲杯竞猜投注平台,设计原理并不复杂,本文不再一一介绍2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台。

                             

                             

                            4.    可控分流特性的应用

                             

                            由第1节介绍的功能2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台?橥,当REF端的电压有微小变化时2021欧洲杯竞猜投注平台,从阴极到阳极的分流将随之在1100mA内变化2021欧洲杯竞猜投注平台。利用这种可控分流的特性2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,可以用小的电压变化控制继电器2021欧洲杯竞猜投注平台、指示灯等,甚至可直接驱动音频电流负载2021欧洲杯竞猜投注平台。如图7是此应用的一个简单400mW单声道功率放大电路2021欧洲杯竞猜投注平台。

                            wpeC.jpg (15022 字节)

                            7

                            图8

                             

                             

                            5.    在开关电源上的应用

                             

                              在过去的普通开关电源设计中2021欧洲杯竞猜投注平台,通常采用将输出电压经过误差放大后直接反馈到输入端的模式。这种电压控制的模式在某些应用中也能较好地发挥作用,但随着技术的发展2021欧洲杯竞猜投注平台,当今世界的电源制造业大多已采用一种有类似拓扑结构的方案。此类结构的开关电源有以下特点:输出经过TL431(可控分流基准)反馈并将误差放大,TL431的沉流端驱动一个光耦的发光部分2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,而处在电源高压主边的光耦感光部分得到的反馈电压2021欧洲杯竞猜投注平台,用来调整一个电流模式的PWM控制器的开关时间,从而得到一个稳定的直流电压输出2021欧洲杯竞猜投注平台。上图是一个实用的4W开关型5V直流稳压电源的电路2021欧洲杯竞猜投注平台。该电路采用了此种拓扑结构并同时使用了TOPSwitch技术。图中C12021欧洲杯竞猜投注平台、L12021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台、C8和C9构成EMI滤波器2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,BR1和C2对输入交流电压整流滤波2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,D1和D2用于消除因变压器漏感引起的尖峰电压,U1是一个内置MOSFET的电流模式PWM控制器芯片2021欧洲杯竞猜投注平台,它接受反馈并控制整个电路的工作2021欧洲杯竞猜投注平台。D32021欧洲杯竞猜投注平台、C3是次极整流滤波电路,L2和C4组成低通滤波以降低输出纹波电压。R2和R3是输出取样电阻2021欧洲杯竞猜投注平台,两者对输出的分压通过TL431的REF端来控制该器件从阴极到阳极的分流2021欧洲杯竞猜投注平台。这个电流又是直接驱动光耦U2的发光部分的2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台。那么当输出电压有变大趋势时,Vref随之增大导致流过TL431的电流增大2021欧洲杯竞猜投注平台,于是光耦发光加强2021欧洲杯竞猜投注平台,感光端得到的反馈电压也就越大。U1在接受这个变大反馈电压后将改变MOSFET的开关时间,输出电压随改变而回落2021欧洲杯竞猜投注平台。事实上2021欧洲杯竞猜投注平台,上面讲述的过程在极短的时间内就会达到平衡,平衡时Vref=2.5V2021欧洲杯竞猜投注平台,又有R2=R3,所以输出为稳定的5V。这里要注意的是2021欧洲杯竞猜投注平台,不再能通过简单地改变取样电阻R22021欧洲杯竞猜投注平台、R3的值来改变输出电压2021欧洲杯竞猜投注平台,因为在开关电源中每个元件的参数对整个电路工作状态的影响都会很大。按图中所示参数时2021欧洲杯竞猜投注平台,电路可在90VAC~264VAC(50/60Hz)输入范围内2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,输出+5V2021欧洲杯竞猜投注平台,精度优于±3%2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,输出功率为4W2021欧洲杯竞猜投注平台,最大输出电流可达0.8A2021欧洲杯竞猜投注平台2021欧洲杯竞猜投注平台,典型变换效率为70%2021欧洲杯竞猜投注平台。




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