电源设计的关键一环：TL431让您的产品更稳更强

 

TL431是一种三端可调式精密并联稳压器，也被称为可调式精密基准电压源。它的主要功能是提供一个稳定、精确且可调的参考电压，常用于电源稳压、过压保护、恒流源、基准电压源等电路中。

在适用的汽车级、商用级内均可满足规定的热稳定性。可以通过两个外部电阻器将输出电压设置为介于 Vref（约为2.5V）和 36V 之间的任意值。其输出阻抗典型值均为 0.2Ω。此类器件的有源输出电路具有非常明显的导通特性，因此非常适合用于替代许多应用中的齐纳二极管，例如板载稳压器、可调节电源和开关电源。

 

TL431 功能引脚图解

 

TL431 有三个引脚，分别是：

阴极（Cathode，K）

阳极（Anode，A）

参考端（Reference，REF）

引脚功能：

阴极（K）： 电流从阴极流出，起控制作用。

阳极（A）： 电流从阳极流入，连接到电路的负极或地。

参考端（REF）： 用于调整输出电压，通过连接外部电阻网络来设定所需的输出电压。

 

 

TL431 CAD模型

 

 

TL431 内部电路图

可以看出，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。

 

TL431 电路符号

 

TL431 封装封装

 

TL431 PCB 3D 模型

 

TL431 工作原理详解

 

 

基本原理：

TL431 的工作原理类似于一个可调节的齐纳二极管。它内部包含一个精密的 2.5V 基准电压源和一个运算放大器。当基准端（REF）电压达到 2.5V 时，运算放大器控制阴极（K）导通，使阴极和阳极之间产生电流，从而稳定输出电压。

电压设定公式：

通过外部分压电阻 R1 和 R2，可以设定 TL431 的输出电压 VOUT：

VOUT=VREF×(1+R2R1)+IREF×R1

VREF：内部基准电压，典型值为 2.5V。

IREF：基准端的偏置电流，通常很小，可忽略。

工作过程：

初始状态：当电路加电后，TL431 尚未导通，阴极和阳极之间无电流。

电压建立：通过外部电阻分压，REF 电压开始上升。

导通条件：当 REF 电压达到 2.5V，内部运算放大器使阴极导通。

稳压过程：TL431 调节阴极电流，使 REF 电压稳定在 2.5V，从而稳定输出电压。

 所以 TL431 的工作原理是： 

 当输入电压增加时，输出电压增加，输出采样增加。这时，内部电路被调整以增加流过自身的电流，这也增加了电流限制电路。结果，限流电阻的电压降增加，输出电压等于输入电压减去限流电阻，压降的增加导致输出电压下降。从而实现电压调节。

 

 

TL431 好坏怎么测量？

 

外观检查

仔细观察 TL431 的封装是否完好，有无明显氧化、变色，引脚是否完整且连接正确。

万用表测量电阻

使用指针式万用表的 Rx1k 挡或数字万用表的二极管档，将表笔与 TL431 的三个引脚两两进行正、反向检测。

正常情况下，红表笔接阳极 A，黑表笔接阴极 K，阻值应为无穷大，对调表笔测量应在几千欧姆；红表笔接参考极 R，黑表笔接阴极 K，阻值应为无穷大，对调表笔测量应在几千欧姆；红表笔接参考极 R，黑表笔接阳极 A，阻值应为 30K 左右，对调表笔测量应为 20K 左右。

若测量某两脚之间阻值很小或为零，表明管子已击穿损坏。

万用表测量电压

选择数字万用表的电压档位，将其正极连接到 TL431 的阴极引脚，负极连接到参考电压引脚，正常情况下，TL431 的参考电压值应为 2.5V 左右。

 给 TL431 施加不同的输入电压，观察其输出电压是否稳定，若输出电压不稳定或与标称值相差较大，则可能损坏。

示波器检测

使用示波器观察 TL431 输出引脚的波形，正常工作的 TL431 应产生稳定的波形，无明显幅值或频率变化，若波形异常，则可能损坏。

  那么如何判断 TL431 的好坏呢？  

对于在线式TL431电源误差比较器，可采用外接维修电源进行检测。将维修电源接入TL431的采样点，当电压高于标称电压时，TL431导通，阴极电压为低。

也就是说，当电源电压升高时，TL431导通，使光电耦合器的二极管导通，使三极管处于饱和状态，最终缩短初级功率开关管的导通时间（降低占空比）。这样，输出电压就降低了。   

如果维持电压降低，则TL431截止，K极电压高，光电耦合器的二极管截止，使三极管处于截止状态，最终控制增加变压器初级功率开关的开启时间（增加占空比）。

增加输出电压。开关电源的闭环稳压电路是利用TL431的开或关两种状态来调节开关的占空比来控制输出电压的稳定。

用万用表测量时，若 lC 两极间电阻正常，则可判断TL431正常。使用维修电源上电测试时，在改变电源电压的情况下，若TL431极对地有高低电平两次变化，则可判断TL431正常。

 

注意事项：

避免过压/过流： 测试时不要超过 TL431 的最大额定值，防止损坏器件。

确保接线正确： 接线错误可能导致错误判断器件好坏。

 

TL431 可调稳压电路-并联稳压电路

 

TL431 作为并联（分流）稳压器使用时，通常与分压电阻和限流电阻配合，实现稳定输出电压。

并联稳压电路是TL431431最常用的电路，输出电压 Vout=(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，特别是当 R1=R2 时，VO=5V。

由于参考极输入采用射极跟随器，因此具有很高的输入阻抗，而且输入电流很小。

 

TL431 串联稳压电路

 

串联稳压电路可以说是并联稳压电路的延伸，但是电流输出可以很大（如果用大电流复合管的话），但是输出电压公式是一样的，Vout=(1+R1/ R2)Vref，注意最小输出Vout（min）=Vref+Vbe。

R 由 TL431 提供工作电流，晶体管 Q 提供基极电流，C1 起补偿作用，TL431 耗散功率PD=Vout*(Iout/β)，其中β为晶体管放大系数。   此参考电源适用于负载电流变化，当电源电流和负载电流同时减小时，或需要休眠或关闭参考源时。

 

TL431 比较电路

 

   利用 TL431 的Vref 参考电压可以设计一个带有温度补偿电压参考的单功率比较器，其中Vth = Vref，当 Vin＜Vref 时，Vout＞0；当 Vin＞Vref 时，Vout≌2V。

 

TL431 恒流源

 

因为 Vref 端的电压始终稳定在 2.5V，那么连接到 REF 端与地之间的电阻流过的电流应该是恒定的。

利用这一特性，可以为 TL431 设计一个精密的恒流源。恒流 I=Vref/R1。

 

TL431 用作开关电源的误差放大器

 

在开关电源当中我们经常看见这样的反馈电路，以TL431构成误差放大器，以光耦进行原副边隔离的电路结构。

R3和R5决定输出电压大小，C4和R6构成补偿网络。当输出电压有变化，最终导致光耦输入端二极管电流变化，从而控制电源芯片开关管通断频率，使输出电压保持不变。

 

TL431 是一种功能多样、应用广泛的电子元件。通过合理的电路设计，可以充分发挥其优势，实现稳压、恒流、比较、放大等多种功能。