TL431应用和原理，TL431应用的注意事项

　　TL431是可控精密稳压源。它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中用它代替稳压二极管，例如，数字电压表，运放电路，可调压电源，开关电源等。

　　特点有：

　　1. 输出电压最高到 40V

　　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的应用及原理

　　TL431作为一个高性价比的常用分流式电压基准，有很广泛的用途。这里简单介绍一下TL431常见的和不常见的几种接法。

　　图（1）是TL431的典型接法，输出一个固定电压值，计算公式是： Vout = （R1+R2）*2.5/R2，

　　同时R3的数值应该满足1mA 《 （Vcc-Vout）/R3 《 500mA

　　

　　当R1取值为0的时候，R2可以省略，这时候电路变成图（2）的形式，TL431在这里相当于一个2.5V稳压管。

　　利用TL431还可以组成鉴幅器，如图（3），这个电路在输入电压 Vin 《 （R1+R2）*2.5/R2 的时候输出Vout为高电平，反之输出接近2V的电平。需要注意的是当Vin在（R1+R2）*2.5/R2附近以微小幅度波动的时候，电路会输出不稳定的值。

　　

　　TL431可以用来提升一个近地电压，并且将其反相。如图（4），输出计算公式为： Vout = （ （R1+R2）*2.5 - R1*Vin ）/R2

　　特别的，当R1 = R2的时候，Vout = 5 - Vin。这个电路可以用来把一个接近地的电压提升到一个可以预先设定的范围内，唯一需要注意的是TL431的输出范围不是满幅的。

　　TL431自身有相当高的增益（我在仿真中粗略测试，有大概46db），所以可以用作放大器。

　　图（5）显示了一个用TL431组成的直流电压放大器，这个电路的放大倍数由R1和Rin决定，相当于运放的负反馈回路，而其静态输出电压由R1和R2决定。

　　这个电路的优点在于，它结构简单，精度也不错，能够提供稳定的静态特性。缺点是输入阻抗较小，Vout的摆幅有限。

　　

　　图（6）是交流放大器，这个结构和直流放大器很相似，而且具有同样的优缺点。我正在尝试用这个放大器代替次级运放来放大热释红外传感器的输出信号。

　　TL431应用的注意事项

　　1.用一只电容器与TL431并联使用，减小输出噪声

　　TL431的使用和稳压二极管的使用又十分相似，稳压二极管在电路中工作时，其自身会产生一种不规则的周期性噪声，这种不规则的噪声称为齐纳噪声。尽管齐纳噪声的电平不高，但它却是影响稳压二极管输出特性的重要原因之一。并联的电容就可以吸收稳压二要管的齐纳噪声，以改善稳压二极管的输出特性。另外，并联在稳压二极管上的电容还可以吸收电源的纹波，使得稳压二极管的输出电压更加平稳。其次，当稳压二极管与电容并联使用时，由于电容的充电作用，会使稳压二极管输出电压的建立时间增加，使输出电压缓慢地上升，不过，这仅是接通电源瞬间的情况。正常工作时，稳压二极管的输出电压是完全稳定的。 但是，当TL431与电容并联，其选用的容量值不适合时，有时不但起不到好的作用，反而会产生振荡现象，这是因为流过TL431的电流和电容的容量有一定的关系。

　　实验表明，如果用容量为0.01~3μF的电容器并联在TL431上，很有可能使TL431产生振荡，因此，当TL431与电容并联使用时，应使TL431并联的电容器值大于3μF或小于0.01μF，对此必须引起注意。但当输出电压大于15V，IK大于10mA可完全避免振荡的发生。实际应用时要求并联一个33uF/10V的钽电容或者并联一个47uF/16V的电解电容。

　　2.应注意电流大小问题

　　流过TL431的最小电流必须大于1mA，否则失去稳压性能，最大不能超过100mA，否则就会损坏TL431，所以限流电阻的选择很重要。

　　3.应注意功耗问题

　　例如常见TO-92封装的TL431最大功耗为0.7W，TL431在电路的实际消耗为P=Vo*I，Vo为输出电压，I为通过TL431的电流，因此，TL431只有在输出不超过5V时才可输出140mA电流，输出电压为7V时，只能输出100mA电流，这是因为受功耗限制的缘故。常规功耗为0.5~1.2W，当其在高温、高压或大电流条件下使用时，要注意通风、散热和安全性。

　　4.应注意取样电阻R1和R2的选择问题

　　取样电阻的选材及布放，直接影响到稳压精度和温度特性，因此必须选用温度系数小、噪声小、功率裕量大的同型号精密电阻。由公式Vo=2.5×（1+R1/R2），取Vo最大为36V，可以计算出的R1/R2最大比值为13.4，即R1最大是R2的13.4倍。

　　由于TL431是有较高的开环增益且响应速度快，当取样点（R1、R2的连接点）离两极较远时，电路容易产生超调自激，所以在使用时要引起注意。

　　5.最小维持电流与最小阴极电压

　　由于TL431的内部基准Vref是靠阴极电流维持，并且低于极间电压，所以应用时要注意：TL431的输出极截止后，仍必须有大于0.2mA的阴极维持电流;当输出极“饱和”后，极间电压仍至少大于2.2V。

　　总之，TL431确是一片设计精巧、应用方便、性能可靠、性价比较高的稳压基准，应用前景广阔。