详解TL431的内部构造和功能
如果说到精密稳压源，就不得不提到tl431，它性能卓越，价格低廉。所以受到了很多电源工程师的追捧。不仅如此，由于独特的电阻动态抗阻，使得tl431经常被用来取代稳压二极管在电路中的位置。其双电阻结构使够随意的设定从参考电压到36v范围内的任意值。得益于这些特点，让tl431的应用领域十分广泛，恒流电路、过压保护、线性稳压电源、直流稳压等电路中经常能够看到tl431的身影，本篇文章就将讲解基于tl431的并联和串联型两种线性稳压电源。
tl431的内部结构和功能
图1 内部电路图
首先，需要对tl431的内部电路进行一下熟悉，这也是方便新手来快速理解其结构。图1是tl431的内部电路图。它由多极放大电路、偏置电路、补偿和保护电路组成，其中晶体管v1构成输入极，v3、v4、v5构成稳压基准，v7和v8组成的镜像恒流源，与v6、v9构成差分放大器作中间级，v10、v11形成复合管，构成输出，其它一些电阻、电容、二级管分别起偏置、补偿和保护作用，在原理上它是一个单端输入、单端输出直流放大器。
图2
图2为等效功能的示意图，其主要由三部分组成，输出开关管、电压比较器，以及2.5v的精密基准电压源。参考端的输出电压与精密基准电压源vref相比较，当参考端电压超过2.5v时，tl431立即导通。因为r端控制电压误差为±1%，所以参考端能精确地控制tl431的导通与截止。
并联稳压电路设计
基本并联稳压电路原理
图3
就像在文章开头提到的，作为精密稳压源的tl431自带一个2.5v的基准电压。这就使得vref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3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，若增大，反馈量增大，tl431的分流也就增加，从而又导致vo下降。
由此可见，在基准电压处的负反馈电路肯定是相对稳定的。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。若使r1短路，r2开路，即把参考端与阴极端短接，此时则有输出电压vo=2.5v（参考端电压），最适合用于数字电压表和模数转换器或其它电路中作基准电压源。
需要注意的是，和在选择电阻r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1ma，r1和r2要选择精度为1%的同类电阻，才能保证基准电源的长期稳定性。
并联扩流稳压电路
图4
虽然在这里所介绍的只是一种应用电路，但是实际上，其他的电路大部分是由图4加在图3上面之后稍加改进而得来的。采用三极管扩流，组成大电流基准电压源，且图4中的晶体管可根据负载电流的大小选用不同功率的晶体管，这时限流电阻r也要相应增加其功率。
图5
并联电路能够适用的场景比较多，包括a/d转换器和多种类的传感器等，图5中就给出了并联电路在电偶变送器中的应用过程。
本篇文章以tl431为中心，讲述了tl431的内部构造和功能。而后对基于tl431的并联稳压电路设计进行了讲解，由于采用了tl431为核心，本设计成果拥有宽电压、大功率等特点，是一款性价比非常高的电路设计方案。
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tl431的内部结构和功能
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首先，需要对tl431的内部电路进行一下熟悉，这也是方便新手来快速理解其结构。图1是tl431的内部电路图。它由多极放大电路、偏置电路、补偿和保护电路组成，其中晶体管v1构成输入极，v3、v4、v5构成稳压基准，v7和v8组成的镜像恒流源，与v6、v9构成差分放大器作中间级，v10、v11形成复合管，构成输出，其它一些电阻、电容、二级管分别起偏置、补偿和保护作用，在原理上它是一个单端输入、单端输出直流放大器。
图2
图2为等效功能的示意图，其主要由三部分组成，输出开关管、电压比较器，以及2.5v的精密基准电压源。参考端的输出电压与精密基准电压源vref相比较，当参考端电压超过2.5v时，tl431立即导通。因为r端控制电压误差为±1%，所以参考端能精确地控制tl431的导通与截止。
并联稳压电路设计
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图3
就像在文章开头提到的，作为精密稳压源的tl431自带一个2.5v的基准电压。这就使得vref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3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，若增大，反馈量增大，tl431的分流也就增加，从而又导致vo下降。
由此可见，在基准电压处的负反馈电路肯定是相对稳定的。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。若使r1短路，r2开路，即把参考端与阴极端短接，此时则有输出电压vo=2.5v（参考端电压），最适合用于数字电压表和模数转换器或其它电路中作基准电压源。
需要注意的是，和在选择电阻r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1ma，r1和r2要选择精度为1%的同类电阻，才能保证基准电源的长期稳定性。
并联扩流稳压电路
图4
虽然在这里所介绍的只是一种应用电路，但是实际上，其他的电路大部分是由图4加在图3上面之后稍加改进而得来的。采用三极管扩流，组成大电流基准电压源，且图4中的晶体管可根据负载电流的大小选用不同功率的晶体管，这时限流电阻r也要相应增加其功率。
图5
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本篇文章以tl431为中心，讲述了tl431的内部构造和功能。而后对基于tl431的并联稳压电路设计进行了讲解，由于采用了tl431为核心，本设计成果拥有宽电压、大功率等特点，是一款性价比非常高的电路设计方案。
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