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TI的TL431反馈应用详解

 广平人 2017-11-18

TL431简介

德州仪器公司(TI)生产的TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref(2.5V)到36V范围内的任何值(如图2)。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω,在很多应用中可以用它代替齐纳二极管。例如,数字电压表,运放电路、可调压电源,开关电源等等。

tl431参数

三端可调分流基准源

可编程输出电压:2.495V~36V

电压参考误差:±0.4% ,典型值@25℃(TL431B)

低动态输出阻抗:0.22Ω(典型值)

温度补偿操作全额定工作温度范围

负载电流1.0毫安--100毫安。

全温度范围内温度特性平坦,典型值为50 ppm/℃,

最大输入电压为37V

最大工作电流150mA

内基准电压为2.495V(25°C)

tl431特点

1. 输出电压最高到 40V2.2、动态输出阻抗低,典型值为 0.2Ω

3. 阴极电流能力为 0.1mA~100mA

4. 全温度范围内温度特性平坦,典型值为 50ppm/℃

5. 噪声输出电压低

6. 快速开态响应

7. ESD 电压为 2000V

输出电压计算公式:UO=2.5*{1+(R1/R2)}

TL431器件符号

上图是该器件的符号。3个引脚分别为:阴极(CATHODE)、阳极(ANODE)和参考端(REF)。

TL431的具体功能可以用如下图的功能模块示意。

由图可以看到,VI是一个内部2.5V的基准源,接在运放的反相输入端。由运放的特性可知,只有当REF端(同相端)的电压非常接近VI(2.5V)时,三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过,而且随着REF端电压的微小变化,通过三极管的电流将从1到100mA变化。当然,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。但如果在设计、分析应用TL431的电路时,这个模块图对开启思路,理解电路都是很有帮助的,本文的一些分析也将基于此模块而展开。

TL431应用电路

前面提到TL431的内部含有一个2.5V的基准电压,所以当在REF端引入输出反馈时,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。如图2所示的电路,当R1和R2的阻值确定时,两者对Vo的分压引入反馈,若Vo增大,反馈量增大,TL431的分流也就增加,从而又导致Vo下降。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,此时Vo=(1+R1/R2)Vref。选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出,特别地,当R1=R2时,Vo=5V。需要注意的是,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,这个电路并不太实用,但它很清晰地展示了该器件的工作原理在应用中的方法。将这个电路稍加改动,就可以得到在很多实用的电源电路,如图3,4。

下面就推选 一个用该器件为传感器电桥提供恒定偏流的电路

这是一个已连成桥路的硅压传感器的前级处理电路。Vref/R2的值应设为电桥工作所必要的恒定电流,该电流值通常会由传感器制造商提供。流经TL431阴极的电流由R1和电源电压Vs决定,在运用 中通常让它等于桥路电流,但必须要留心大于1mA。

由于TL431特别易于实现恒压或恒流,并且有很好的温度稳定性,因此很适合于仪表电路、传感器电路等设计运用 。在此方面的运用 例子许多,设计原理并不庞杂,本文不再一一推选 。

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