精密可调并联稳压器TL431基准电压源优化

TL431是一种具有电流输出能力的可调基准电压源，输出电压范围2.5～36V。在开关电源电路中，常与光耦合器配合构成隔离式电压反馈（误差电压放大器）电路。其主要优点，是动态阻抗低，典型值为0.2Ω，若构成稳压电路，能显著提高稳压精度。工作电流I_KA为1～100mA，范围较宽。器件一般为3引脚和8引脚两种封装形式，为三端控制器件。内部基准电压V_ref为2.5V，接入电路达到稳态输出后，外部基准端子V_REF电压也为2.5V，因而此端子也称为外部基准端子。

短接V_REF和K端子，接成图3-8中的左边的测试电路，即成为2.5V稳压电路。稳压控制原理如下：当负载电流减小引起输出电压上升时，内部运算放大器的同相端电压上升，晶体管VT导通增强，对负载电路进行并联式分流，直到V_REF端子电压等于2.5V为止。若在V_REF端子和K、A极间接入分压电阻如图3-8中右边的测试电路，可以调整输出电压为2.5～36V以内的任意值。在稳压电路中，TL431与外围电路接成闭环电压控制电路，从V_REF端子输入的为输出电路反馈信号，电路的动态调整，即是将此反馈信号调整到2.5V左右，电路达到平衡状态。

图3-8 TL431元件符号、封装形式、原理图和测试电路图

但在开关电源电路中，对TL431并不是作为一个稳压电路来使用的，如图3-3所示。

分析一下稳压控制过程：当+5V输出电压上升时，R8、R9分压点电压上升，流过TL431阳极、阴极间的电流上升。TL431的I_AK电流的上升，使光耦合器PC2输入侧二极管发光强度随之上升，PC2输出侧光敏晶体管因受光面的光通量上升，其导通等效内阻减小，PC1的2脚（反馈电压引入脚）的电压升高，IC201内部误差放大器的输出增大，此信号控制内部PWM波发生器，IC201的6脚输出的脉冲占空比变化，使开关管TR1的截止时间变长，TL1的储能减少，二次绕组输出电压回落。

常规由TL431构成的稳压电路中，K极输出电压再经分压电阻反馈到V_REF端，电路工作于闭环状态，形成并联分流式稳压控制。而开关电源电路中，TL431自身恰恰是工作于开环状态的，利用V_REF端子输入小信号电压的变化，控制I_AK较大电流的输出。

当V_REF端电压＜2.5V时，PC2、PC3中无电流，U_k约为5V；当V_REF端电压≥2.5V时，PC2、PC3中产生电流，U_K约为2V左右。而且随着+5V输出电压的上升，I_AK有明显的上升，因回路电流在R6、R7上产生压降的缘故，U_K反而有一定的下降。此种变化对控制光耦合器中的发光二极管的发光强度有较好的作用，对二次绕组输出+5V电压的稳压性有较好的保障。如同用一个高阻抗的电压源，获得了一个低阻抗的电流源，从而提高了控制的灵敏度。(www.xing528.com)

表3-3为三线端TL431各引脚电阻值，8引脚贴片封装型式的TL431引脚电阻稍有差异。

表3-3 TL431（3引脚封装型式）各脚电阻（用MF47指针式万用表测量）值

TL431的上电检测（见图3-3）：脱开开关电源的输入电源和+5V供电负载电路，单独在C4两端加上5V左右的电源。

1）测量第1脚（或第8脚）电压应为2.5V，测量U_k电压，应为2V左右。

2）测量R7两端电压降，正常时应为3V左右。过低，TL431漏电或短路损坏。等于5V时，TL431已经开路损坏。

3）用同阻值电阻并联R8时，测量R7两端电压有显著上升；用同阻值电阻并联R9时，R7两端电压有显著下降。说明TL431性能良好。