本文探討了TL431的基本等效電路和使用方法。分析了TL431在開關電源電路中進行反饋控制的原理以及反饋回路中主要元件的作用及參數選擇。

　　引言

　　在過去的普通開關電源設計中，通常采用將輸出電壓經過誤差放大后直接反饋到輸入端的模式。這種電壓控制的模式在某些應用中也能較好地發揮作用，但隨著技術的發展，當今世界的電源制造業大多已采用一種有類似拓撲結構的方案。此類結構的開關電源有以下特點：輸出經過TL431（可控分流基準）反饋并將誤差放大，TL431的沉流端驅動一個光耦的發光部分，而處在電源高壓主邊的光耦感光部分得到的反饋電壓，用來調整一個電流模式的PWM控制器的開關時間，從而得到一個穩定的直流電壓輸出。

　　1、TL431簡介

　　TL431是一個有良好的熱穩定性能的三端可調分流基準電壓源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從UREF（2.5V）到36V范圍內的任何值。該器件的典型動態阻抗為0.2Ω，在很多應用中可以用它代替齊納二極管，例如，數字電壓表，運放電路、可調壓電源，開關電源等等。

　　圖1

　　圖1中電路圖形符號中A為陽極，使用時需要接地。K為陰極，需要限流電阻接電源。UREF是輸出電壓Uo的設定端，外接電阻分壓器。等效電路如圖2，主要包括4部分：（1）誤差電壓放大器，其同相輸入端接從電阻分壓器上取得取樣電壓，反向輸入端則接內部的2.50V基準電壓Uref，并設計的UREF=Uref，UREF端常態下應為2.50V，因此，亦稱基準端；（2）內部2.50V（準確值為2.495V）基準電壓源Uref。（3）NPN型晶體管，它在電路中起到調節負載電流的作用；（4）保護二極管，可防止因K-A間電源極性接反而損壞芯片。

　　圖2

　　前面提到TL431的內部含有一個2.5V的基準電壓，所以當在REF端引入輸出反饋時，器件可以通過從陰極到陽極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。如圖1所示基本接線電路，當R1和R2的阻值確定時，兩者對Uo的分壓引入反饋，若Uo增大，反饋量增大，TL431的分流也就增加，從而又導致Uo下降。顯見，這個深度的負反饋電路必然在UI等于基準電壓處穩定，此時

　　Uo=（1+R1/R2）Uref。

　　選擇不同的R1和R2的值可以得到從2.5V到36V范圍內的任意電壓輸出，特別地，當R1=R2時，Uo=5V。需要注意的是，在選擇電阻時必須保證TL431工作的必要條件，及通過陰極的電流要大于1mA。

　　2、TL431與光電耦合器分析

　　在開關電源中電源反饋隔離電路由光電耦合器如PC817以及并聯穩壓器TL431所組成，其典型應用如圖3所示。當輸出電壓發生波動時，經過電阻分壓后得到取樣電壓與TL431中的2.5V帶隙基準電壓進行比較，在陰極上形成誤差電壓，使光耦合器件中的LED工作電流生產相應的變化，在通過光耦合器件去改變TOPSwitch控制端得電流大小，進而調節輸出占空比，使Uo保持不變，達到穩壓目的。

　　圖3

　　反饋回路中主要元件的作用及選擇：R1R4R5主要作用是配合TL431和光耦合器件工作，其中R1為光耦的限流電阻，R4及R5為TL431的分壓電阻，提供必須工作電流以完成對TL431保護。

　　1）取樣電阻R4R5的選擇，R5的值不是任意取的，要考慮兩個因素：

　　（1）TL431參考輸入端的電流，一般此電流為2μA左右，為了避免此端電流影響分壓比和避免噪音的影響，一般取流過電阻R5的電流為參考段電流的100倍以上，所以此電阻要小于2.5V/200μA=12.5K。

　　（2）待機功耗的要求，如有此要求在滿足〈12.5K的情況下取最大值。

　　R4=（Uo/2.5-1）×R5

　　2）C6作為頻率補償之用，可以提高TL43l的瞬態頻率響應典型值為0.1μf。

　　3）R1為光耦的限流電阻選擇

　　UKA為TL431陰極電壓最小為2.5V可承受的最大電壓為37V，IKA為TL431最小工作電流1mA，UF為光耦合導通壓降為1V。

　　IKA=UF/R1》1mA，保證TL431最小工作電流1mA。

　　光電耦合器的限流電阻R1可由下式求得：

　　R1=（Uo-UF）/1F

　　其中為IF二極管的電流，光二極管能承受的最大電流在50mA左右，TL431為100mA，所以我們取流過R1的最大電流為50mA。

　　4）輸出電壓Uo，則由TL431內部2.5V之參考電壓求得：

　　UO=2.5×（1+R4/R5）

　　3、結論

　　TL431的三端并聯穩壓器在許多應用中都大有用處。這種三端子器件既廉價，功能又很多樣化。這種穩壓器經過配置，可在開關電源中實現多種功能。這種器件可用作基準精確度，也可作為廉價的運算放大器以進行反饋控制。