TL431是由烜芯微生產(chǎn)的一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)基準電壓芯片。它的輸出電壓可調(diào),(在電源電壓足夠的情況下)只需用兩個電阻就可以設(shè)置為2…5V~36V范圍內(nèi)的任何值。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。
上圖是TL431原理圖符號與簡明內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
它內(nèi)部具有一個2.5V的基準電壓,接在運放的反相輸入端;參考端(R)接在運放的同相輸入端。運放相當(dāng)于一個放大器,會把同相輸入端與反向輸入端的電壓差放大很多倍。正常情況下參考端的電壓總是2.5V左右。如果參考端的電壓變大,那么運放的輸出端電壓也會升高,導(dǎo)致流過三極管的電流增大,也就是流入TL431的電流變大了,或者說TL431的等效電阻變小了。合適的外部電路能夠利用這一點,讓參考端(R)的電壓變小,形成負反饋。例如下圖:
假設(shè)采樣電路沒有變化,由于某些意外原因?qū)е铝溯敵鲭妷篤o變大,那么由Vo分壓得到的參考端電壓也變大,導(dǎo)致TL431等效電阻變小。由R1與R2組成的取樣電路電阻之和常常是10K以上,電流通常不到1mA,我們把它忽略不計,則限流電阻R3與TL431的關(guān)系近似于串聯(lián)。所以輸出電壓Vo等于TL431上分攤的電壓,TL431阻值變小,所以Vo變小。因此,此電路依靠負反饋調(diào)節(jié),把TL431參考端的電壓限制在2.5V左右。 在R1與R2組成的取樣電路中,流向TL431的電流是微安級別,忽略不計。R2上的電壓總是2.5V,所以用串聯(lián)電路的分壓公式可以求出輸出電壓與R1,R2阻值的關(guān)系:
確定R1與R2的阻值就能計算出輸出電壓的值。在電路中不存在R1的時候,Vo是最小值2.5V。Vo最大不會超過VCC。 如果把R1或R2設(shè)置為可調(diào)的電阻,就能做出輸出可調(diào)的線性穩(wěn)壓電路。并聯(lián)電容可以改善輸出電壓的質(zhì)量。限流電阻R3的作用是把流過TL431的電流限制在1mA~100mA的范圍內(nèi)。限流電阻的阻值與電流計算公式與穩(wěn)壓二極管電路相似:
如果電路無需帶負載,例如作為參考電壓,R3的阻值可以大一些;如果需要負載需要較大電流,流過限流電阻的電流=流過穩(wěn)壓管的電流+流過負載的電流,限流電阻上的相當(dāng)一部分電流會以發(fā)熱的形式白白浪費掉。 實際上此電路用作電源的場合較少。由于TL431可以通過分壓電阻配出不同的電壓,且這個電壓幾乎不受電源電壓的影響,所以常常用于產(chǎn)生參考電壓。比如電子秤用電池供電,新電池與快沒電的電池電壓是不一樣的,所以電池的電壓不能作為參考,此時就可以用TL431作為基準電壓。
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