TL431在线性稳压电源应用中应注意哪些事项

　一、TL431的简介
　　TL431是一种并联稳压集成电路。因其性能好、价格低，因此广泛应用在各种电源电路中。其封装形式与塑封三极管9013等相同，如下图中a所示。同类产品还有图中b所示的双直插外形的。它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Verf（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。
　　

　　二、TL431的内部结构及原理
　　1.TL431的内部结构
　　TL431的具体功能可以用下图c的功能模块示意。由图可以看到，VI是一个内部的2.5V的基准源，接在运放的反向输入端。由运放的特性可知，只有当REF端（同向端）的电压非常接近VI（2.5V）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF端电压的微小变化，通过三极管的电流将从1到100mA变化。当然，该图绝不是TL431的实际内部结构，但可用于分析理解电路。
　　

　　TL431可等效为一只稳压二极管，其基本连接方法还见上图所示。上图a可作2.5V基准源，上图b作可调基准源，电阻R2和R3与输出电压的关系为U0=（1+R2/R3）2.5V.
　　2. TL431的工作原理
　　TL431的具体工作原理：当输入电压增大，输出电压增大导致了输出采样增大，这时内部电路通过调整使得流过自身的电流增大，这也就使得流过限流的电路增大，这样限流电阻的压降增大，而输出电压等于输入电压减限流电阻压降增大使得输出电压减小 ,实现稳压。
　　三、TL431在线性稳压电源应用中应注意的事项
　　TL431在线性稳压电源应用中应注意的事项总结起来主要有以下几个方面：
　　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。
　　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=VOI,参见图7,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。