从全新角度对TL431的工作原理进行详细分析
tl431有着较为特殊的动态抗阻，是一种较为精密的可控稳压源，在电路当中，tl431也作为一种并联型的稳压电路来使用，当然使用方法并不局限在这一种，其还能够作为串联或电压基准来使用。tl431的主要作用是使电路获得更加稳定的电压，虽然人们都知道使用tl431，但是并没有几个人对其工作原理进行深入的剖析，本篇文章就将为大家介绍关于tl431工作方式的另一种理解方式。
说到tl431的工作方式，很多人想到的必然是tl431+pc817的电源电路。其实任何基于431手册中的稳压电路，都可以有合理的电路模型。
而tl431和pc817的反激电源中的tl431，却无法，或很难解释。
图1是tl431的内部原理图
首先，这里有一个最最基本的问题。当tl431正常工作在稳压电源中的时候，cathode的电压是多少？大家想过这个问题吗？
图2
对于如图2的tl431常用稳压电路，c的电压是确定的。
由电源电压减去电阻电压，就可以得到。因为ref的电压因为负反馈而稳定就使2.5v.但tl431+pc 817中的tl431，却没有明确的cahode电压！
图3 反激电源中的tl431
通过tl431的内部电路，可以看出，cathode的电压不应该低于2.5v。因为只有cathode的电压高于2.5v，q1的这个三极管，才可以工作在放大状态。如果低于2.5v，那么q1会进入饱和方式，而失去放大作用。不难看出，此时，q2、q3、q4等三极管也会失去放大作用而饱和。
三极管饱和的方式，肯定不是tl431的设计者，最初的想法，他的想法，肯定是要让这些三极管工作在放大方式的。c低于2.5v，在反激的431中，不会出现2.5v流向5v的电流，假设反激电压为输出5v.如果ref电压高于c，电流也是从集电极到发射极的流动方向。最好的情况是，3.28k电阻之下的电路工作正常，而可以输出1.5v左右的基准电压。
而最好的情况是，假设即使cathode低于2.5v，431也可以反馈正常工作。对于tl431组成的稳压电源，必须提供431，手册说的1ma的cathode到anode的工作电流。
但是，在反激电压的tl431中，这根本就不需要！这一点，需要特别注意。因为仅此一点，就彻底否定了led并联电阻的，毫无意义的做法。
对于tl431手册中的稳压电源电路，必须提供1ma电流，才可以正常工作。而反激电源中的tl431，在c到a的电流为0的时候，恰好是uc3842输出最大占空比的时候，这必然产生输出电压，而使得tl431工作。
所以，在反激电源中，根本不需要关心tl431的电流问题，特别是启动的时候。这是必然会产生的。
试想，uc3842的反激电源启动了，此时，没有输出电压。tl431也没有电流，不工作。但uc3842因为其中的运放会输出最大的1ma电流，流向了1v稳压管并联的电阻，而导致设定的占空比最大，而输出电压逐步上升。
随着5v电压的逐渐增大，tl431的c和a之间如果不导通，那么其ca电压会5v左右，这会与tl431的输出电压电流iv曲线出现矛盾，所以tl431必定会在ca间产生电流。而5v的分压电阻，在ref 产生2.5v左右电压，导致tl431正常工作。
led电流对应一定的输入电压和负载电阻。就是说，如果输入电压固定，负载一定，那么就会有与之一一对应的tl431的c到a的电流，就是led电流。如果两者，有一个或2个都改变，那么led电流，必然改变。所以，最大的输入电压，和最小的负载电阻，对应最小的led电流，可以是0。
最小的输入电压，最大的负载电阻，对应最大的led电流。几个ma.请注意，无论如何，tl431在ca电流为0，就是led电流为0的时候，是无法工作的。但此时uc3842输出最大占空比，而导致，tl431会逐渐开始工作。
就是说，反激电源中的tl431，c到a的电流是可以为0的，而这对应最大的占空比。我们的目的，是让uc3842产生连续可调的占空比，对于tl431是否工作，这不重要！但只要产生足够的输出电压，tl431必定负反馈正常工作。但因为uc3842的电流变化只有1ma，如果tl431的led电流变化达到10ma，那么9ma的调节死区，会给输出电压，带来振荡。所以，这就是我们需要串联rled这个电阻的唯一原因。
这个电阻，无法用频率补偿的那套方法分析计算。到目前为止，只能定性理解。至少，因为tl431一旦没有电流，就不可能有电路模型高频的！这个rled电阻，对于输出电压的动态过程产生影响。
越大越好，因为led电流变化就小了，比如说，变成了5ma的变化范围，就比10ma的9ma死区，输出电压电振荡小不少。一般来说2ma足以了。但确实是不好计算。因为我们不知道，2ma的led电流，tl431的cahoce电压为多少。所以就没有办法来计算rled这个电阻的大小。
假如认为tl431的c电压必须不低于2.5v，那么，这依然不符合实际情况。因为最大uc3842输出占空比时候，tl431的电流就可以为0的。但还是假设这么算，c不低于2.5v的话，就按2.5v来算。
rled=（5-1.5-2.5）v/2ma=500欧姆。
图4
对于tl431的设计理念，不管其设计者，最初是否如下图所示，图4的原理与tl431是完全一样的。因此，tl431+pc817的确是个，到目前为止，使用众多的电路。
最好的，最合乎情理的，方法就是用运放，用tl431提供电压基准的方式，比如那个着名的使用lm258的输出有2个二极管的恒压恒流电路。因为这个电路是可以用正常的理论方法，进行分析和计算的。而tl431+pc817，是无法计算的！敢算的是概念错误！
是的，我们可以说，tl431+pc817是正确的电路，因为的确可以正常工作，只是因为tl431的工作方式问题，会对于动态过程，产生振荡，或其他不可思议的问题。因为这不是一个，目前的理论，能够解释和分析计算的。
使用运放的反激电路，基本都是可以用现有理解分析计算的，所以问题不大。这就是两种方式的主要区别。
使用tl431+pc817的唯一原因就是成本问题。但从负反馈的原理来说，是正确的，但过度的动态过程，不好说。
再明确一点就是，tl431可以工作在非正常方式，而产生负反馈作用。就是说，c的电压低于2.5v，依然可能可以有正常的负反馈作用。
而要计算的话，就要假设，tl431，只能工作在c不低于2.5v的情况下。因为uc3842输出最大占空比时，tl431的电流可能为0.1ma，而0.1ma不足以使tl431 正常工作，但在整个电路的调节过程中，tl431不正常工作，依然在现实中，调节了输出电压，而让人们觉得这没有问题。
如果非要定量计算，也是要把tl431当作跨导放大。传递函数是gm*a/（ts+1）的形式。而此时，与电阻rled无关！这是需要特别注意的。rled就是限制电流的作用，但我们却无法计算这个电阻。但设置一个rled电阻值，就可以知道最大不可能超过的电流，毕竟我们也不希望tl431，因为没有电阻限流，而流过100ma电流。
rled能否对调节产生作用？定性来说可以，越小，虽然可能振荡的情况增大，但毕竟调节还是比较快的。rled大，那么调节速度就可能变慢，但振荡小。
那么，为何假设tl431正常工作的，跨导模型，无法证明rled的作用呢？因为理想的小信号模型，在现实中，是不存在的！这是一个无法小信号化的，严重的非线性电路。如果tl431无法小信号化，那么所谓的ii型补偿，从何谈起呢？如果全面测试的结果，表明，tl 431+pc817的反激电源正常工作，看来我们也只能相信了。
这些根本毫无道理的补偿方法，居然真的起作用了。当然了gm是随led电流变化而变化的，led电流越大，那么gm也越大，开环的增益也越大，故led电阻越小，穿越频率越大，就反应越快。终于对上号了！ 呵呵
那么，gm*a/ts+1的模型就可以用了，但人们貌似还都不是这么用的。因为不说gm很难得到，就是a和t也是不知道的。好在，人们用的是pid等补偿方法，可以把运放或tl431看作理想的。
pid之类的确是个好主意。要是换上7805类的补偿，还真没办法！积分真的太有用了，不是为了消除静态误差，而是可以把运放当作理想的。为了证明431的电流控制方式，ii型补偿依然有效，进行了如下推导计算。
图5
图6
因为vref上电后就是稳定的了，所以被rled*（r1+r2）除以后，很小，视为0。
得到框图如下：
图7
这依然是个复杂的反馈。还不是那种单环路的反馈框图形式。无法用现有的频率补偿方法。
这是需要了解的。但是，如果把vo/rled视为扰动的话，那么就可以变成如下的标准形式了。而且，这个假设，视为输出电压缩小rled倍后为扰动，很是合理。
图8
于是乎，基于上述假设，我们得到了，一个单回路反馈的标准形式。也就说明了，ii型补偿，对于tl431型反馈电路来说，补偿可以看作有效。费这么大劲才能证明这么一个看似无需考虑的问题，这是人们把tl431视为电压型运放的错误的思想导致。为了证明ii在反激中有效，恐怕还是需要向本大师一样，如此推导计算的。
然而这依然是个复杂的反馈，比电压型运放的反馈，复杂。电压型反馈，只有一个标准的反馈回路，开环传递函数，一目了然。而这个电流的复杂多了。如果不是把vo/rled视为扰动，我们几乎很难用通常的补偿方法补偿。最后，需要指出的是，只有教科书中开关电源电路，才是唯一符合补偿方法的。例如pid，ii型等补偿方法。对于tl431+pc817的反激电源，并不适合。所以，书本里的电路，符合控制原理的方法。主要还是单回路控制。一目了然。几乎为降低成本的设计，例如tl431+pc817，用通常的方法，是无法分析的。必须做出一些假设才行！这个道理，是使用tl431+pc817进行ii补差的人，所不知道的！
电子电路中有很多不符合控制理念的反馈电路。这个就是其中第一个。电流和电压的所谓acm控制，也是不符合控制原理的，所谓的貌似可以在电子电路里多数情况工作良好的电路。只能说，反激电源，如果理解成双环反馈，还是可以行的通的。条件是输出电容足够大，在几个开关周期，不会造成输出电容电压的较大变化。这样就可以理解为串级控制。
tl431 其实就是带基准的比较器（高增益），与pc817一起使用解释不是什么难事。难事就是怎么样让比较器输出为线变化（这就扯到了补偿）。pc817实际就是一个隔离的线性放大器。
本篇文章从一个全新的角度对tl431的工作原理进行非常详细的分析，不管文中的观点是否正确，它的确为人们提供了另一种思路，从侧面帮助大家多进行思考，从不同的角度来观察问题。
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说到tl431的工作方式，很多人想到的必然是tl431+pc817的电源电路。其实任何基于431手册中的稳压电路，都可以有合理的电路模型。
而tl431和pc817的反激电源中的tl431，却无法，或很难解释。
图1是tl431的内部原理图
首先，这里有一个最最基本的问题。当tl431正常工作在稳压电源中的时候，cathode的电压是多少？大家想过这个问题吗？
图2
对于如图2的tl431常用稳压电路，c的电压是确定的。
由电源电压减去电阻电压，就可以得到。因为ref的电压因为负反馈而稳定就使2.5v.但tl431+pc 817中的tl431，却没有明确的cahode电压！
图3 反激电源中的tl431
通过tl431的内部电路，可以看出，cathode的电压不应该低于2.5v。因为只有cathode的电压高于2.5v，q1的这个三极管，才可以工作在放大状态。如果低于2.5v，那么q1会进入饱和方式，而失去放大作用。不难看出，此时，q2、q3、q4等三极管也会失去放大作用而饱和。
三极管饱和的方式，肯定不是tl431的设计者，最初的想法，他的想法，肯定是要让这些三极管工作在放大方式的。c低于2.5v，在反激的431中，不会出现2.5v流向5v的电流，假设反激电压为输出5v.如果ref电压高于c，电流也是从集电极到发射极的流动方向。最好的情况是，3.28k电阻之下的电路工作正常，而可以输出1.5v左右的基准电压。
而最好的情况是，假设即使cathode低于2.5v，431也可以反馈正常工作。对于tl431组成的稳压电源，必须提供431，手册说的1ma的cathode到anode的工作电流。
但是，在反激电压的tl431中，这根本就不需要！这一点，需要特别注意。因为仅此一点，就彻底否定了led并联电阻的，毫无意义的做法。
对于tl431手册中的稳压电源电路，必须提供1ma电流，才可以正常工作。而反激电源中的tl431，在c到a的电流为0的时候，恰好是uc3842输出最大占空比的时候，这必然产生输出电压，而使得tl431工作。
所以，在反激电源中，根本不需要关心tl431的电流问题，特别是启动的时候。这是必然会产生的。
试想，uc3842的反激电源启动了，此时，没有输出电压。tl431也没有电流，不工作。但uc3842因为其中的运放会输出最大的1ma电流，流向了1v稳压管并联的电阻，而导致设定的占空比最大，而输出电压逐步上升。
随着5v电压的逐渐增大，tl431的c和a之间如果不导通，那么其ca电压会5v左右，这会与tl431的输出电压电流iv曲线出现矛盾，所以tl431必定会在ca间产生电流。而5v的分压电阻，在ref 产生2.5v左右电压，导致tl431正常工作。
led电流对应一定的输入电压和负载电阻。就是说，如果输入电压固定，负载一定，那么就会有与之一一对应的tl431的c到a的电流，就是led电流。如果两者，有一个或2个都改变，那么led电流，必然改变。所以，最大的输入电压，和最小的负载电阻，对应最小的led电流，可以是0。
最小的输入电压，最大的负载电阻，对应最大的led电流。几个ma.请注意，无论如何，tl431在ca电流为0，就是led电流为0的时候，是无法工作的。但此时uc3842输出最大占空比，而导致，tl431会逐渐开始工作。
就是说，反激电源中的tl431，c到a的电流是可以为0的，而这对应最大的占空比。我们的目的，是让uc3842产生连续可调的占空比，对于tl431是否工作，这不重要！但只要产生足够的输出电压，tl431必定负反馈正常工作。但因为uc3842的电流变化只有1ma，如果tl431的led电流变化达到10ma，那么9ma的调节死区，会给输出电压，带来振荡。所以，这就是我们需要串联rled这个电阻的唯一原因。
这个电阻，无法用频率补偿的那套方法分析计算。到目前为止，只能定性理解。至少，因为tl431一旦没有电流，就不可能有电路模型高频的！这个rled电阻，对于输出电压的动态过程产生影响。
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假如认为tl431的c电压必须不低于2.5v，那么，这依然不符合实际情况。因为最大uc3842输出占空比时候，tl431的电流就可以为0的。但还是假设这么算，c不低于2.5v的话，就按2.5v来算。
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图4
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是的，我们可以说，tl431+pc817是正确的电路，因为的确可以正常工作，只是因为tl431的工作方式问题，会对于动态过程，产生振荡，或其他不可思议的问题。因为这不是一个，目前的理论，能够解释和分析计算的。
使用运放的反激电路，基本都是可以用现有理解分析计算的，所以问题不大。这就是两种方式的主要区别。
使用tl431+pc817的唯一原因就是成本问题。但从负反馈的原理来说，是正确的，但过度的动态过程，不好说。
再明确一点就是，tl431可以工作在非正常方式，而产生负反馈作用。就是说，c的电压低于2.5v，依然可能可以有正常的负反馈作用。
而要计算的话，就要假设，tl431，只能工作在c不低于2.5v的情况下。因为uc3842输出最大占空比时，tl431的电流可能为0.1ma，而0.1ma不足以使tl431 正常工作，但在整个电路的调节过程中，tl431不正常工作，依然在现实中，调节了输出电压，而让人们觉得这没有问题。
如果非要定量计算，也是要把tl431当作跨导放大。传递函数是gm*a/（ts+1）的形式。而此时，与电阻rled无关！这是需要特别注意的。rled就是限制电流的作用，但我们却无法计算这个电阻。但设置一个rled电阻值，就可以知道最大不可能超过的电流，毕竟我们也不希望tl431，因为没有电阻限流，而流过100ma电流。
rled能否对调节产生作用？定性来说可以，越小，虽然可能振荡的情况增大，但毕竟调节还是比较快的。rled大，那么调节速度就可能变慢，但振荡小。
那么，为何假设tl431正常工作的，跨导模型，无法证明rled的作用呢？因为理想的小信号模型，在现实中，是不存在的！这是一个无法小信号化的，严重的非线性电路。如果tl431无法小信号化，那么所谓的ii型补偿，从何谈起呢？如果全面测试的结果，表明，tl 431+pc817的反激电源正常工作，看来我们也只能相信了。
这些根本毫无道理的补偿方法，居然真的起作用了。当然了gm是随led电流变化而变化的，led电流越大，那么gm也越大，开环的增益也越大，故led电阻越小，穿越频率越大，就反应越快。终于对上号了！ 呵呵
那么，gm*a/ts+1的模型就可以用了，但人们貌似还都不是这么用的。因为不说gm很难得到，就是a和t也是不知道的。好在，人们用的是pid等补偿方法，可以把运放或tl431看作理想的。
pid之类的确是个好主意。要是换上7805类的补偿，还真没办法！积分真的太有用了，不是为了消除静态误差，而是可以把运放当作理想的。为了证明431的电流控制方式，ii型补偿依然有效，进行了如下推导计算。
图5
图6
因为vref上电后就是稳定的了，所以被rled*（r1+r2）除以后，很小，视为0。
得到框图如下：
图7
这依然是个复杂的反馈。还不是那种单环路的反馈框图形式。无法用现有的频率补偿方法。
这是需要了解的。但是，如果把vo/rled视为扰动的话，那么就可以变成如下的标准形式了。而且，这个假设，视为输出电压缩小rled倍后为扰动，很是合理。
图8
于是乎，基于上述假设，我们得到了，一个单回路反馈的标准形式。也就说明了，ii型补偿，对于tl431型反馈电路来说，补偿可以看作有效。费这么大劲才能证明这么一个看似无需考虑的问题，这是人们把tl431视为电压型运放的错误的思想导致。为了证明ii在反激中有效，恐怕还是需要向本大师一样，如此推导计算的。
然而这依然是个复杂的反馈，比电压型运放的反馈，复杂。电压型反馈，只有一个标准的反馈回路，开环传递函数，一目了然。而这个电流的复杂多了。如果不是把vo/rled视为扰动，我们几乎很难用通常的补偿方法补偿。最后，需要指出的是，只有教科书中开关电源电路，才是唯一符合补偿方法的。例如pid，ii型等补偿方法。对于tl431+pc817的反激电源，并不适合。所以，书本里的电路，符合控制原理的方法。主要还是单回路控制。一目了然。几乎为降低成本的设计，例如tl431+pc817，用通常的方法，是无法分析的。必须做出一些假设才行！这个道理，是使用tl431+pc817进行ii补差的人，所不知道的！
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tl431 其实就是带基准的比较器（高增益），与pc817一起使用解释不是什么难事。难事就是怎么样让比较器输出为线变化（这就扯到了补偿）。pc817实际就是一个隔离的线性放大器。
本篇文章从一个全新的角度对tl431的工作原理进行非常详细的分析，不管文中的观点是否正确，它的确为人们提供了另一种思路，从侧面帮助大家多进行思考，从不同的角度来观察问题。
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