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。