基于TL431的線性精密穩壓電源的設計方案

來源：電子技術網  作者：彭春文等2013年12月16日 13:44

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[導讀] 本文根據恒壓供電傳感器、變送器的需要，針對溫度漂移小，輸入寬電壓及大電流負載的問題，鑒于常用單端穩壓芯片TL431內部結構、工作原理和主要特點，提出了一種TL431的線性精密穩壓電源的設計方案，通過測試結果分析本方案所設計的可調式精密穩壓電源實現了大功率、寬電壓、低溫漂的功能，具有很強的使用性能。

關鍵詞：TL431穩壓電源

　　1.引言

　　TL431是一個有良好熱穩定性能的三端可調精密電壓基準集成芯片，具有體積小、價格低廉、性能優良等特點：它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從參考電壓（2.5V）到36V范圍內的任何值，典型動態阻抗僅為0.2Ω，電壓參考誤差為±0.4%，負載電流能力從1.0mA到100mA，溫度漂移低，輸出噪聲電壓低等。基于以上特點，不僅可以用于恒流源電路、電壓比較器電路、電壓監視器電路、過壓保護電路等電路中、還廣泛應用于線性穩壓電源、開關穩壓電源等直流穩壓電源電路中，本文對TL431在線性穩壓電源中的并聯和串聯型兩種電源進行了詳細的介紹。

　　2.TL431的內部結構和功能

　　2.1 TL431的符號

　　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.

　　2.2 TL431的內部電路圖

　　由內部電路圖圖2可以看出，它由多極放大電路、偏置電路、補償和保護電路組成，其中晶體管V1構成輸入極，V3、V4、V5構成穩壓基準，V7和V8組成的鏡像恒流源與V6、V9構成差分放大器作中間級，V10、V11形成復合管，構成輸出，其它一些電阻、電容、二級管分別起偏置、補償和保護作用，在原理上它是一個單端輸入、單端輸出直流放大器。

　　然而其等效功能示意圖如圖3所示，由一個2.5V的精密基準電壓源、一個電壓比較器和一輸出開關管等組成，參考端的輸出電壓與精密基準電壓源Vref相比較，當參考端電壓超過2.5V時，TL431立即導通。因為R端控制電壓誤差為±1%，所以參考端能精確地控制TL431的導通與截止。

　　3.并聯穩壓電路設計

　　3.1 基本并聯穩壓電路原理

　　TL431內部含有一個2.5V的基準電壓，所以當在Vref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4所示的電路，當R1和R2的阻值確定時，兩者對VO的分壓引入反饋，若增大，反饋量增大，TL431的分流也就增加，從而又導致VO下降。顯見，這個深度的負反饋電路必然在等于基準電壓處穩定，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范圍內的任意電壓輸出，特別地，當R1=R2時，VO=5V.若使R1短路，R2開路，即把參考端與陰極端短接，此時則有輸出電壓VO=2.5V（參考端電壓），最適合用于數字電壓表和模數轉換器或其它電路中作基準電壓源。

　　需要注意的是，和在選擇電阻R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1mA，R1和R2要選擇精度為1%的同類電阻，才能保證基準電源的長期穩定性。

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本文導航

• 第 1 頁：基于TL431的線性精密穩壓電源的設計方案

• 第 2 頁：并聯擴流穩壓電路

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