1 TL431的簡介

德州儀器公司(TI)生產(chǎn)的TL431是一是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref(2.5V)到36V范圍內(nèi)的任何值(如圖2)。該器件的典型動態(tài)阻抗為0.2Ω,在很多應(yīng)用中可以用它代替齊納二極管,例如,數(shù)字電壓表,運放電路、可調(diào)壓電源,開關(guān)電源等等。

左圖是該器件的符號。3個引腳分別為：陰極(CATHODE)、陽極(ANODE)和參考端(REF)。TL431的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(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)源,接在運放的反相輸入端。由運放的特性可知,只有當(dāng)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(wěn)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100mA變化。當(dāng)然,該圖絕不是TL431的實際內(nèi)部結(jié)構(gòu),所以不能簡單地用這種組合來代替它。但如果在設(shè)計、分析應(yīng)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(yīng)用

前面提到TL431的內(nèi)部含有一個2.5V的基準(zhǔn)電壓,所以當(dāng)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(dāng)R1和R2的阻值確定時,兩者對Vo的分壓引入反饋,若V o增大,反饋量增大,TL431的分流也就增加,從而又導(dǎo)致Vo下降。顯見,這個深度的負(fù)反饋電路必然在VI等于基準(zhǔn)電壓處穩(wěn)定,此時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(nèi)的任意電壓輸出,特別地,當(dāng)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1 mA 。

當(dāng)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(yīng)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.

圖3 大電流的分流穩(wěn)壓電路                                                            圖4 精密5V穩(wěn)壓器

3、實驗手記

阻值取值：R0取1.5K,R1、R2分別取10K,按結(jié)果,應(yīng)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3 1/2位電表的顯示值),因此,此種器件的精度很高。

接入負(fù)載,在C、A端并接負(fù)載電阻,Vin用12V。當(dāng)負(fù)載電阻大于2K時,輸出電壓幾乎看不出任何變化。當(dāng)電阻小于2K時,輸出電壓開始減小,此時應(yīng)當(dāng)是前面所說的陰極電流的條件不符合了。

下面是應(yīng)用TL431制成的高精度穩(wěn)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。