精密电压调节器TL431三种应用电路设计
基于tl431的控制环路设计
基于tl431的控制环路设计基于TL431的控制环路设计引言：控制环路是电子系统中常见的一种设计方法，用于实现对某个系统的控制和调节。
在电源电路设计中，基于TL431的控制环路常被应用于电压稳压器的设计中。
TL431是一种可调节精度较高的电压参考源，可以用于实现电源电压的精确调节和稳定。
本文将详细介绍基于TL431的控制环路的设计原理和步骤。
一、TL431的工作原理：TL431是一种三端可调节精密稳压器，其工作基于比较器的原理。
它内部包含一个精密的参考电压源，通过比较输入电压和参考电压的大小，控制输出端的电流来实现电压的精准调节。
当输入电压高于参考电压时，输出电流增大，使得输出电压下降；当输入电压低于参考电压时，输出电流减小，使得输出电压上升。
通过不断调节输出电流，TL431可以实现对电源电压的稳定调节。
二、基于TL431的控制环路设计步骤：1. 确定电源电压调节范围和稳定要求：根据具体应用需求，确定电源电压调节的范围和所需的稳定性。
这将为后续的控制环路设计提供基础。
2. 选择参考电压：根据电源电压调节范围和稳定要求，选择合适的参考电压。
一般情况下，参考电压取电源电压调节范围的中间值，以保证在整个范围内都能实现较好的稳定性。
3. 设计反馈网络：根据所选择的参考电压和稳定要求，设计反馈网络来确保输出电压稳定。
反馈网络一般由电阻和电容组成，可根据需要选择合适的数值。
4. 设计误差放大器：误差放大器用于放大输入电压和参考电压之间的差异，以控制TL431的输出电流。
误差放大器一般由一个比较器和一个放大器组成，可以使用运算放大器等器件实现。
5. 设计输出级：输出级一般由功率晶体管组成，用于提供足够的输出电流来驱动负载。
根据负载的电流需求，选择合适的功率晶体管，并设计合适的驱动电路。
6. 进行仿真和优化：在完成上述设计后，使用电子电路仿真软件对整个控制环路进行仿真和优化。
通过仿真可以验证电路的性能，优化参数以满足设计要求。
TL431典型电路应用
TL431的几种基本用法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还能组成鉴幅器，如图(3)，这个电路在输入电压 Vin < (R1+R 2)*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，V out = 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。
TL431还可以搭建恒流源、用于施密特触发器等等。
TL431放大器电路反馈回路设计方案
TL431放大器电路反馈回路设计在众多电路设计当中，TL431是一种被广泛应用于开关电源的可 控精密稳压源。
并且TL431拥有良好的参考电压和运放，所以能够很 好的减少在控制回路上的成本投入。
本篇文章主要对TL431的反馈回 路设计进行了探讨。
通常放大器反馈STAGEon* c on*Ci2 trVL lc, k- l(.♦I q f Vcc jjPWM Ve—* f. Ap口 I AGonirol Error'V rofVoltagef ii ；nrv hi ： If( turtfn tfuifuru f t rtlbm A1为R RPOWERPower Supply Output如图1,由运放和参考构成的电路（在非隔离电路通常由脉宽控制器提供）2型补偿网络.适用于被多数工程师采用的电流模控制.低频增益由R1C1提供.数倍低于带宽的频率有一个零点，中频带增益由R2比R1决定.根据功率部分特性确定的高频段，电路又是积分形式，增益由R1C2决定.波特图如下：Fifttfv 2- ?7 J?I (廿dm a Tyftt It \ittpifpt t•r ・ d *4rIl ■r| U< ■■ Jl10100tk10K100k 1MFraquonc> (Hz)尸妙w lb: Type " Gw 炉Boje Ph/i z 订 i "「n con用TL431实现分立器件的功能没什么不同.如图2.Stifp y i hripnfg 咁［Jb 1pnasfi {deg) n-40 '_「「亠100Vex13 Gnd区别是1. R5上拉电阻（提供足够电流）。
2. 431电路驱动能力不强，但输出接高阻抗，工作很好。
也是一个2型补偿网络。
TL431隔离应用图3是隔离的应用.ft5-AAArErrorVoltageVok i^urt J: I epical 1L43I with fhifpuf (tftdOptocoupler $ .uryiriv^ (11anuon* com与图2最大区别是输出不是电压Ve,而是光耦电流.电流由:TL431电压增益;R5; Vo决定.（图2传函与R5,Vo无关）.C3代表光耦输出电容和频响rolloff. 图3也是一个2型补偿网络.A.低频段：TL431放大器由C1R1构成的积分器的增益高，是补偿网络的主图4a给出低频等值电路B.中频段：TL431积分器达到单位增益，超过这点，积分器输出减弱.然而总 有Vo 通过R5流过光耦提供增益（它是中频段的主导）.图5给出中频 等值电路.交越频率在中频段，设计R5达到想要的交越频率。
用TL431制作的可调电源
用TL431制作的可调电源TL431是一种广泛应用于电源控制和电压参考电路的可调节器件，它可以用来制作可调电源，提供稳定且可调节的输出电压。
本文将利用TL431制作一种基于反馈电路的可调电源，并对其进行详细的介绍。
一、原理与工作方式TL431是一种三端稳压器件，其工作原理基于反馈电路。
它可以通过调整其参考电压来控制输出电压的稳定度和可调整范围。
TL431的标准参考电压为2.5V，我们可以通过将其接入反馈回路中，将其输出电压作为反馈信号，与一个参考电压进行比较，从而控制输出电压的稳定性。
二、电路设计在这个电路中，输入电压通过一个变压器和整流滤波电路得到，然后接入一个交流-直流转换器，转换为稳定的直流电压。
该直流电压经过一个限流电路，然后接入TL431的控制引脚。
TL431的参考电压与一个可调电阻相连，以调整输出电压的大小。
最后，通过一个稳压二极管和滤波电路，得到稳定的可调输出电压。
三、电路工作过程1.当输入电压通入变压器和整流滤波电路后，得到一个大约等于峰值电压的直流电压；2.在交流-直流转换器中，该直流电压经过变压器的二次输出，被整流滤波，然后被整流二极管的负载电阻分压，输出参考电压；3.输出参考电压通过可调电阻与TL431的控制管脚相连，控制管脚产生一个反馈电压；4.当比较两个电压后，TL431内部的放大器将比较结果作为控制信号，通过调节流过可调电阻的电流，控制输出电压的稳定性和大小；5.最后，经过稳压二极管和滤波电路的处理，得到稳定的可调输出电压。
四、电路性能分析1.输出电压范围：通过调节可调电阻，可以实现较大范围的输出电压；2.稳定性：TL431内部引脚的反馈机制，使电路具有较好的稳定性，可以得到较稳定的输出电压；3.限流保护：限流电路可以确保在过载或短路情况下，输出电压不会引起设备损坏；4.效率：由于工作原理中包含了一些功耗，因此效率不是很高，但可以通过电路参数的优化来提高效率；5.建立时间：当输入电压发生变化时，电路的建立时间较快，输出电压快速稳定。
【文章总汇】TL431 典型应用电路
TL431 典型应用电路TL431精密可调基准电源有如下特点：稳压值从2.5~36V连续可调;参考电压原误差+-1.0%，低动态输出电阻,典型值为0.22欧姆输出电流1.0~100毫安;全温度范围内温度特性平坦，典型值为50ppm;低输出电压噪声。
典型应用电路如下：1：精密基准电压源(附图1)该电路具有良好的温度稳定性及较大的输出电流。
但在连接容性负载时，应特别注意CL的取值，以免自激。
2：可调稳压电源（附图2）Vo可在 2.5~36V之间调节。
V0=Vref(1+R1/R2)(Vref=2.5v),由于承受电压与（Vi –Vo）有关，因此压差很大时，R的功耗随之增加。
使用时注意。
3：过电压保护电路（附图3）当Vi超过一定电压时，TL431触发，使晶闸管导通，产生瞬间大电流，将保险丝熔断，从而保护后极电路。
V保护点=（1+R1/R2）Vref.4：恒流源电路（附图4----拉电流负载）（附图5---灌电流负载）恒流值与Vref 和外加电阻有关，功率晶体管选用时要考虑余量。
该恒流源如与稳压线路配接，可做电流限制器用。
5：比较器（附图6）它是巧妙的运用了Vref=2.5v这个临界电压。
当Vi<Vref,Vo=V+,当Vi>Vref时，Vo=2V由于TL431内阻小，因而输入输出波形跟踪良好。
6：电压监视器（附图7）利用TL431的转移特性，组成实用电压监视器。
当电压处于上下限电压之间，LED电量，上下限电压分别为（1+R1/R2）Vref和（1+R3/R4）Vref。
正确偏置TL431可获得更好的输出阻抗时间:2008-06-17 来源: 作者:安森美半导体公司Christophe BA 点击：2947 字体大小:【大中小】众所周知，TL431在开关电源(SMPS)反馈环路中是参考电压。
该器件结合了参考电压与集电极开路误差放大器，具有操作简单和成本低廉等优点。
虽然TL431已在业内被长期广泛采用，但一些设计人员仍会忽略它的偏置电流，以致在无意间降低产品的最终性能。
tl431在开关电源中稳压反馈电路的应用电路设计
tl431在开关电源中稳压反馈电路的应用电路设计
TL431是一种常用的精密可调节稳压器件，通常用于开关电源中的稳压反馈电路。
它可以作为一个误差放大器，用于控制开关电源的输出电压。
以下是一个简单的TL431稳压反馈电路的应用电路设计示例：
在这个电路中，TL431被用作误差放大器，它通过比较参考电压和反馈电压来控制输出电压。
具体的设计步骤如下：
设置参考电压：TL431的参考电压通过外部电阻网络进行调节，根据需要选择合适的参考电压值。
连接反馈回路：将TL431的输出与开关电源的反馈回路相连，通过比较输出电压和参考电压，控制开关电源的输出电压稳定在设定值。
选择外部元件：根据具体的需求，选择合适的外部电阻、电容等元件，以确保稳压反馈电路的性能和稳定性。
稳压调节：通过调节外部电阻来调节输出电压的设定值，使得开关电源的输出电压符合要求。
需要注意的是，具体的电路设计需要考虑到开关电源的整体设计和控制要求，以及TL431的工作特性和参数。
此外，为了确保电路的性能和稳定性，建议在设计过程中进行仿真和实际测试验证。
TL431的原理及应用
TL431的原理及应用一、TL431的原理：1. 稳定的参考电压：TL431内部集成了一个稳定的参考电压（Vref），通常为2.5V。
这个参考电压是通过一个精密的组合电路产生的，具有很高的准确性和稳定性。
2. 比较电压：TL431将外部的参考电压与Vref进行比较，并通过反馈电路来调整输出电压。
当外部参考电压大于Vref时，输出电压向上调整；当外部参考电压小于Vref时，输出电压向下调整。
通过调整外部参考电压，可以实现对输出电压的精确控制。
3. 可编程性：由于TL431采用了可编程的电阻网络，因此可以通过调整电阻值来调整Vref和输出电压。
这样就可以在各种不同应用中实现输出电压的精确调整。
二、TL431的应用：1.精密稳压电源：TL431可以作为稳压电源的基准电压源，通过与一个电阻和功率放大器（如三极管或MOSFET）组成负反馈电路，实现对输出电压的精确控制。
该负反馈电路将输出电压与TL431的参考电压进行比较，并通过调整外接电阻值来实现稳压。
2.开关电源电压调整和限流：TL431可以用来调整和控制开关电源的输出电压和限流电流。
通过将TL431与参考电压相连，通过调整参考电压，可以实现对开关电源输出电压的精确调整。
另外，通过与限流电路结合，可以实现对开关电源的限流电流的精确控制。
3.模拟-数字转换器（ADC）的参考电压源：ADC通常需要一个参考电压源，用于将模拟信号转换为数字信号。
TL431可以提供精确的参考电压，作为ADC的参考电压源，从而提高转换的精度和稳定性。
4.直流电机驱动的恒流源：5.LED驱动电路：综上所述，TL431作为一种可编程精密电压参考源，具有稳定的输出电压和低漂移工作特性，具有广泛的应用领域，包括精密稳压电源、开关电源电压调整和限流、ADC的参考电压源、直流电机驱动的恒流源和LED 驱动电路等。
通过调整外接的电阻值和参考电压，可以实现对输出电压和电流的精确控制，提高电路的稳定性和可靠性。
TL431可调节精密并联稳压器应用详解
【分享】亲，来吻个压！By Lapeno不，不，不！亲，是想让你稳个压！在电子产品设计中，往往需要在输入电压，负载，环境温度，电路参数等发生变化时，仍要求输出电压可以保持在一个稳定的状态，这就需要稳压电路。
我们的亲（女主角）是TL431，TL431是一款电压基准芯片，TI的官方命名为可调节精密并联稳压器，我们请她来吻压！TL431的详细资料可以到TI的官方去下载，我在附件里放了一份数据手册，以方便你快速的参考。
我们可以先简单的了解一下她，TL431输出的可调电压范围为Vref(即2.5V左右)到36V，灌电流的范围为1mA到100mA，远远观去，她的外貌是酱紫的：ANODE是她的阳极（正极），REF是参考，CATHODE是她的阴部，错！是阴极（负极），您别多想哈。
走近一点，仔细看：可以看到，TL431可看作是由误差放大器、基准Vref、三极管以及一个二极管组成的。
我们一般人呢，也就只能这么近的看她了。
如果想再近一点，想看的再多一点，您恐怕得掏钱了……好吧，还是让你看一眼吧：看到了吧，满意吗?TL431可以提供的服务就是稳压，我们问问她是怎么吻的。
请参看Figure 2,也就是我们一般人可以看到的她的样子：误差放大器反相输入端接VRef，VRef的值由于生产工艺的限制，各个器件略有差异，范围为2.440V到2.550V，典型值为2.495V。
同相输入端接REF，这样当REF的值大于VRef 值时，放大器的输出端就输出高电平；当REF的值小于VRef时，放大器的输出端就输出低电压。
高电平（或者说高一些的电平）使其后的三极管导通（或者说导通的多一些），三极管的等效电阻就小一些，三极管集电极的压降就会小一些；低电平（或者说低一些的电平）使其后的三极管截止（或者说导通的少一些），三极管的等效电阻就大一些，三极管集电极的压降就大一些。
到此，我们缕一下：REF高时，会使TL431两端压降变小；REF低时，会使TL431两端的压降变大。
TL431可控精密稳压源原理及多种经典应用电路介绍
TL431可控精密稳压源原理及多种经典应用电路介绍一、TL431介绍TL431是由美国德州仪器公司（TI）和Motorola公司生产的2.50~36V可调精密并联稳压器，它是一种具有可调电流输出能力的基准电压源，TL431系列产品包括TL431C、TL431AC、TL431I、TL431AI、TL431M、TL431Y，共6种型号。
它们的内部电路完全相同，仅个别技术指标略有差异。
二、TL431内部结构该器件的符号如图1，三个引脚分别为：阴极(CATHODE)、阳极(ANODE)和参考端(REF)，参考电压为2.5V。
由内部电路图图2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。
如其等效功能示意图如图3所示，由一个2.5V的精密基准电压源、一个电压比较器和一输出开关管等组成，参考端的输出电压与精密基准电压源Vref相比较，当参考端电压超过2.5V时，TL431立即导通。
三、TL431常用应用电路1、并联稳压器这是431用得最多的电路，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，特别地，当R1=R2时，VO=5V。
由于参考极输入用的是射极跟随器，因此具有很高的输入阻抗，而输入电流很小。
对于此电路，基本分析步骤为：1）确定稳压电压2）确定负载最大电流3）根据输入电压Vin、稳压电压，限流电阻R确认TL431的工作电流（1mA~100mA）4）算出限流电阻R的功率，P=（Vin-Vout）*（Vin-Vout）/R，选择合适的电阻R例如输入电压12V，输出电压为3.3V，根据TL431的Ref引脚只需要uA级的电流就看实现稳压，因此R1和R2可选择K级电阻，K1这里选择15K，那么K2为47K，输出电压3.297V；负载电流Iout假设是30mA，流过TL431的电流IKA可以按照最小值1mA计算，那么输入电流Iin=Iout+IKA=31mA，那么电流电阻R≤（Vin-Vout）/Iin≈280Ω，可以取220欧姆，此时电阻功率P≈344mW，电阻可取3/4W的2010封装贴片电阻。
3种典型的tl431应用电路及注意事项!
一、TL431简介TL431是一种集成电路，属于可编程精密参考电压源（VREF），它在电子电路设计中被广泛应用。
TL431具有稳定的参考电压输出，可以通过外部电阻调节输出电压，因此在各种电路中具有重要的作用。
本文将重点介绍TL431的3种典型应用电路及注意事项。
二、TL431在电源稳压电路中的应用1. 电源稳压电路是电子设备中非常常见的一类电路，用于稳定输出电压并抵御外界干扰。
TL431可以作为电源稳压电路中的基准电压源使用。
其典型电路如下所示：（具体电路图示可根据需要插入）在该电路中，TL431的引脚1连接至电源输入端，引脚2连接至地，引脚3连接至输出负载端，电路通过外接分压电阻R1和R2来调节输出电压。
在使用TL431进行电源稳压时需要注意以下几点：（1）选择合适的分压电阻R1和R2。
分压比需要根据所需输出电压来确定，同时要考虑TL431的工作电流及最小负载要求。
（2）引脚2需要接地并具有合适的接地电流能力。
确保接地点良好，减小接地电阻。
（3）其他外部元器件的选择和连接方式需要按照TL431的规格书进行设计。
三、TL431在LED恒流驱动电路中的应用2. LED恒流驱动电路是LED照明领域使用广泛的一种电路。
TL431也可以应用在LED恒流驱动电路中，实现LED的稳定驱动。
典型电路如下所示：（具体电路图示可根据需要插入）在该电路中，TL431的引脚1连接至电源输入端，引脚2连接至地，引脚3连接至LED负载端，通过外接电阻R1来调节LED的工作电流。
在使用TL431进行LED恒流驱动时需要注意以下几点：（1）选择合适的电流限制电阻R1。
电流限制电阻R1的大小直接影响LED的工作电流，需要根据LED的规格和要求来选择。
（2）引脚2需要接地并具有合适的接地电流能力。
确保接地点良好，减小接地电阻。
（3）保证TL431的稳定工作。
LED恒流驱动电路对TL431的稳定性要求较高，需要注意电路的灵敏度、响应速度及调节范围。
TL431典型应用电路
TL431典型应用电路本文主要介绍TL431的典型应用电路,主要包括恒压电路,恒流电路,可控分流电路以及在开关电源设计中的应用,TL431的基础知识请参考本站文章:TL431引脚,参数,工作原理及特点介绍.这里就不再多述.1、恒压电路应用图2：恒压电路前面提到TL431的内部含有一个2.5V的基准电压，所以当在REF端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。
如上图所示，当R1和R2的阻值确定后，两者对Vo的分压引入反馈，若Vo增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致Vo下降。
显见，这个深度的负反馈电路必然在VI等于基准电压处稳定，此时Vo=（1+R1/R2）Vref。
选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意范围电压输出，特别地，当R1=R2时，Vo=5V。
需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1mA。
当然，这个电路并不太实用，但它很清晰地展示了该器件的工作原理在应用中的方法。
将这个电路稍加改动，就可以得到在很多实用的电源电路，如图3，4图3：大电流的分流稳压电路图5：精密5V稳压器2、恒流电路应用由前面的例子我们可以看到，器件作为分流反馈后，REF端的电压始终稳定在2.5V，那么接在REF端和地间的电阻中流过的电流就应是恒定的。
利用这个特点，可以将TL431应用很多恒流电路中。
图5：精密恒流源如图5是一个实用的精密恒流源电路。
原理很简单，不在聱述。
但值得注意的是，TL431的温度系数为300ppm/℃，所以输出恒流的温度特性要比普通镜象恒流源或恒流二极管好的多，因而在应用中无需附加温度补偿电路。
下面就介绍一个用该器件为传感器电桥提供恒定偏流的电路，如图6图6：恒定偏流电路这是一个已连成桥路的传感器的前级处理电路。
Vref/R2的值应设为电桥工作所必要的恒定电流，该电流值通常会由传感器制造商提供。
TL431详细解读和典型电路资料
TL431德州仪器公司（TI）生产的TL431是一是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。
它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值（如图2）。
该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等。
平面向上，元件脚向自己．左起，1脚（R）REF也就是控制极．2脚（A）ANODE（元件符号像二极管的正极．3脚（K）CATHODE （类似二极管的负极）介绍: TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。
它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从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，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路、可调压电源，开关电源等等。
特点：•可编程输出电压为36V•电压参考误差：±0.4％，典型值@25℃（TL431B）•低动态输出阻抗，典型0.22Ω•负载电流能力1.0mA to 100mA•等效全范围温度系数50 ppm/℃典型•温度补偿操作全额定工作温度范围•低输出噪声电压图1 TO92封装引脚图图2 8脚封装引脚功能图3 SOP-8 贴片封装引脚图图4 TL431符号及内部方框图图5 TL431内部电路图MAXIMUM RATINGS (Full operating ambient temperature range applies, unlessotherwise noted.)最大额定值（环境温度范围适用，除非另有说明。
）RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS建议操作条件ELECTRICAL CHARACTERISTICS(TA=25℃, unless otherwise noted.)电气特性（25℃，除非另有说明。
）ELECTRICAL CHARACTERISTICS (TA = 25℃, unless otherwise noted.)电气特性（25℃，除非另有说明。
可调式精密基准稳压器TL431的原理及应用
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典型应用4－电压监视器
TL431用作电压比较器，其 内部Vref作为比较器的基准电 压，调节电位器Rp可适应不 同电压的电池组。． 当电池电压正常时，电位器的中点电位大于TL431的Vref而使其导通， 电流Ik经电阻R2产生压降，绿色发光二极管V1发光，这时Vk=2V，R4两 端的电压小于V2的导通电压而熄灭， V2为红色发光二极管．当电池组 电压低于正常值时，Rp的中点电位低于TL431的Vref并使其截止， Vk升 高，R4两端的电压大于V2的导通电压而使其发光．同时，由于TL431截 止，通过R2的电流减小，使其两端的电压小于V1的导通电压而熄灭。
由2．5V精密电压基准、误差放大器、NPN型 电流扩展三极管、保护二极管等4部分组成。
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TL431应用基础
稳压值的精确计算公式： V0=(1+R1/R2)*2.5V+R1*Iref 其中，Iref是参考端的输入电流，在 0.8～1.5uA之间，当R1的值不太大时， 可以忽略。 简化后的使用公式为： V0=(1+R1/R2)*2.5V 当R1和R2的阻值确定时，两者对V0的分压引入反馈，若V0增大，反馈 量增大，TL431的分流也增大，从而导致V0下降，显见，这个深度的负反 馈必然在参考端的电压等于基准电压处的稳定电源。 选择不同的R1和R2值可以得到从2.5V到36V范围内的任意输出电压。 当R1=R2时，V0=5V。 当R1短路，R2开路时，也就是把R与K短接，V0=2.5V。
高精度稳压电路。 开关电源的负反馈电路（特别在稳压电路。
封装简单：TO-92三极管封装。 参数优越：高精度、低温漂、负载能力强。 性价比高：民用1.0～1.5元/个
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TL431的工作原理
TL431的原理及应用说明
TL431的原理及应用说明TL431是一款电压参考器，其原理基于晶体管的稳定工作点和差动放大器的负反馈原理。
它能够根据反馈电压和参考电压之间的差异，自动调整输出电压的大小，从而实现电压的稳定。
由于TL431具有高精度、低温漂移、低动态输出电阻等特点，被广泛应用于各种电子设备中。
TL431的内部结构主要包含一个基准电压源、一个错误放大器和一个输出驱动器。
基准电压源是一个带有一个电阻分压器的Zener二极管，它提供了一个稳定的参考电压。
错误放大器是一个差动放大器，它比较了输入电压和参考电压的差异，并根据差异的方向和大小来调整输出电压。
输出驱动器是一个NPN晶体管，它将放大器的输出信号转换为一个电流输出。
在应用方面，TL431可用作电压调节器、电流源和开关模式电源控制器等。
下面针对不同应用进行详细说明：1.电压调节器：TL431可用作稳压器来提供稳定的输出电压。
通过与稳压二极管或功率晶体管和电阻网络相结合，可以实现不同的输出电压。
在反馈电路中，输出电压通过电位器或分压器进行采样，与参考电压进行比较，然后通过调整放大器的反向输入电压来自动调节输出电压的大小。
这样可以实现宽范围的稳定输出电压。
2.电流源：TL431可用作可调电流源，通过控制输出电压从而控制流经负载的电流。
在电流源电路中，将一个电阻与TL431的输入引脚相连，输出引脚与负载相连。
通过调整输入引脚的电压，可以改变负载的电流。
例如，将一个电阻串联到输入引脚，通过改变电阻的大小来调整输入引脚的电压，进而调整负载的电流。
3.开关模式电源控制器：TL431还可用作开关模式电源控制器的误差放大器。
在开关电源中，误差放大器用于比较输出电压与参考电压之间的差异，并根据差异的方向和大小来控制开关管的开关周期。
通过调整参考电压或调节电压分压比，可以实现开关电源的输出电压稳定。
4.可编程参考电压：由于TL431具有可编程的特性，因此它可以用于生成可变的参考电压。
TL431的几种基本用法电路
TL431的几种基本用法电路作者：疯狂的三极管来源：未知日期：2009-12-22 10:19:52 人气：1096 标签：导读：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/R 2 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。
TL431 典型应用电路
TL431 典型应用电路
TL431精密可调基准电源有如下特点：稳压值从 2.5~36V连续可调;参考电压原误差+-1.0%，低动态输出电阻,典型值为0.22欧姆输出电流1.0~100毫安;全温度范围内温度特性平坦，典型值为50ppm;低输出电压噪声。
典型应用电路如下：
1：精密基准电压源(附图1)该电路具有良好的温度稳定性及较大的输出电流。
但在连接容性负载时，应特别注意CL的取值，以免自激。
2：可调稳压电源（附图2）V o可在2.5~36V之间调节。
V0=Vref(1+R1/R2)(Vref=2.5v),由于承受电压与（Vi –V o）有关，因此压差很大时，R的功耗随之增加。
使用时注意。
3：过电压保护电路（附图3）当Vi超过一定电压时，TL431触发，使晶闸管导通，产生瞬间大电流，将保险丝熔断，从而保护后极电路。
V保护点=（1+R1/R2）Vref.
4：恒流源电路（附图4----拉电流负载）（附图5---灌电流负载）恒流值与Vref和外加电阻有关，功率晶体管选用时要考虑余量。
该恒流源如与稳压线路配接，可做电流限制器用。
5：比较器（附图6）它是巧妙的运用了Vref=2.5v这个临界电压。
当Vi<Vref,V o=V+,当Vi>Vref时，V o=2V由于TL431内阻小，因而输入输出波形跟踪良好。
6：电压监视器（附图7）利用TL431的转移特性，组成实用电压监视器。
当电压处于上下限电压之间，LED电量，上下限电压分别为（1+R1/R2）Vref和（1+R3/R4）Vref。
电子教材-可调式精密稳压集成电路TL431及应用
可调式精密稳压集成电路T L431及应用3潘玉成(宁德职业技术学院,福建福安 355000) 摘要:介绍了T L431三端可调精密并联稳压器内部结构、工作原理和主要特点,分析了其典型应用电路,并总结了该器件应用时应注意的几个问题.关键词:T L431;稳压基准;性能;典型应用中图分类号:T N 453 文献标识码:A 文章编号:1004-2911(2008)01-0051-05T L431是美国德洲仪器公司(Texas I nstrument )开发的一个有良好热稳定性能的三端可调精密电压基准集成电路,其全称是可调试精密并联稳压器,也称为电压调节器或三端取样集成电路.该器件犹如上世纪70年代诞生的555时基芯片一样,价廉物美、参数优越、性能可靠,因而广泛应用于各种电源电路中.此外,T L431与其它器件巧妙连接,还可以构造出具有其它功能的实用电路.现在T L431已成为用途很广、知名度很高的通用集成电路之一,越来越受到电路设计者的欢迎.1 内部结构和工作原理T L431有三个引出脚,分别为阴极(CAT HODE )、阳极(ANODE )和参考端(REF ),应用中将这三个引脚分别用K 、A 、R 表示,其中,K 为控制端,A 为接地端,R 为取样端,有些电路图中用1、2、3分别代表R 、A 、K,在电路中的表示符号如图1所示.T L431有两种封装形式:一种为T O -92封装,它的外型和小功率塑封三极管一模一样;另一种为双列直插8脚塑封结构.T L431内部电路如图2所示,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V 1、V 2构成输入极,V 3、V 4、V 5构成稳压基准,V 6、V 7、V 8、V 9构成差分放大器,V 10、V 11形成复合管,构成输出极,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、单端输出的多级直流放大器.其等效功能框图如图3所示,由一个2.5V 的精密基准电压源、一个电压比较器和一个输出开关管等组成,参考端R 的输出电压与2.5V 的精密基准电压源相比较,当R 端电压超过2.5V第20卷第1期 宁德师专学报(自然科学版)2008年2月 Journal of N ingde Teachers College (Natural Science )Vol 120 No 11 Feb .20083收稿日期:2007-12-10作者简介:潘玉成(1964-),男,高级讲师,福建福州人,现从事高校物理教学及研究.E -mail:F APYC@时,T L431立即导通.因为R 端控制电压误差为±1%,所以R 端能精确地控制T L431的导通与截止[1].2 性能测试实验按图4所示电路进行连接,分为输入电压发生变化、负载电阻发生变化、确定稳压值的分压电阻发生变化等三种情况,对T L431的性能指标测试如表1、2、3所示.由表1数据可见:输入电压发生变化,只要在I K 阴极电流不小于0.6mA 的情况下,对输出电压无明显影响,即V 0几乎不变.由表2数据可见:负载电阻发生变化,只要在I K 阴极电流不小于0.6mA 的情况下,对输出电压无明显影响.由表3数据可见:确定稳压值的分压电阻同时发生变化.但R 1阻值在几十千欧以下时,对输出电压无明显影.表1 V i 变化对V 0的影响(R 1=R 2=2K,R L =1K )V i (V )R (Ω)I k (mA )V 0(V )15129151298.58.28.07.510010010047047047047047047047010472.237.316.810.22.441.430.610.340.264.9884.9854.9834.9804.9804.9784.9784.9764.8184.562表2 R L 变化对V 0的影响(V i =12V,R 1=R 2=2K,R =1K )RL (Ω)I k (mA )V 0(V )10k 2k 62030020018015515114311832.630.525.217.18.295.821.330.630.280.154.9844.9844.9834.9824.9824.9814.9804.9794.8114.318表3 R 1、R 2同时变化对V 0的影响(V i =12V,R =200Ω,R L =1K )R 1(Ω)R 2(Ω)I REF (μA )V 0(V )1005001k 10k 20k 50k 100k 500k 1M 1005001k 10k 20k 50k 100k 500k 1M 1.31.31.31.31.31.31.31.31.34.9774.9804.9834.9915.0085.0475.1065.6316.276 ,可得如下结论:(1)T L431的动态稳压效果很好,稳压精度特别高.输入电压V i 、负载电阻R L 在一定范围内变化,对输出电压无明显影响.(2)在设计电路时必须保证T L431工作的必要条件,就是通过阴极的电流要大于0.6mA ,通常取大于1mA.(3)确定稳压值的分压电阻取值不能太大,可取几百欧～几十千欧,一般取几千欧～十几千欧为好.对于第3点,原因是稳压值的精确计算公式应为:V 0=(1+R 1/R 2)V REF +R 1I REF ,IR EF 是参考端的输入电流,在0.8～1.5μA 间,当R 1的值不太大时,R 1×I REF 的值极小,可忽略不记,简化为平常使用的公式:V 0=(1+R 1/R 2)VR EF .但当R 1很大时,R 1×I R EF 的值已不可忽略,公式V 0=(1+R 1/R 2)V REF 即不适用了[2].3 典型应用电路3.1 基准电压源电路由T L431构成的基准电压温漂小,又有相当的负载能力,且输出电压连续可调.其典型电路如图5所示,当R 1和R 2的阻值确定时,两者对V 0的分压引入反馈,若V 0增大,反馈量增大,T L431的分流也就增加,从而又导致V 0下降.显见,这个深度的负反馈电路必然在参考端的电压等于基准电压处稳定,此时V O =(1+R 1/R 2)V R EF .选择不同的R 1和R 2的值可以得到从2.5V 到36V 范围内的任意电压输出.图中R 为限流电阻.特别地,当取R 1=R 2时,输出电压V 0=5V.若使R 1短路,R 2开路,即把R 端与K 端短接,此时则有输出电压V 0=2.5V,最适合用于DVM 或其它ADC 作基准电压源.・25・ 宁德师专学报(自然科学版) 2008年2月 当负载电流较大时,可采用三极管扩流,组成大电流基准电压源,电路如图6所示.图中的晶体管V 可根据负载电流的大小选用不同功率的晶体管,这时限流电阻R 也要相应增加其功率.3.2 恒流源电路由前面的分析可见,器件作为分流反馈后,参考端的电压始终稳定在2.5V,那么当接在参考端和地之间的电阻一定时,流过它的电流就应该是恒定的.利用这个特点,可以将T L431应用很多恒流电路中.如图7就是一个实用的恒流源电路,由于T L431的温度系数为50ppm /℃,所以输出恒流的温度特性要比普通镜像恒流源或恒流二极管好得多.上述恒流电路中,由于没有电流反馈环节,所以当输出电流因某种原因发生变化时,不能通过自身的调节作用使输出电流近似不变.图8给出了一种改进型电路.图中晶体管V 1接成二极管,用于补偿V bc2的温漂,R 2为V 1提供了合适的电流,使其温度系数与V bc 2相同,从而使电路的温度特性得到改善.R 3为负载电流的取样电阻,当输出电流I L 增加时,R 3两端的电压也增加,致使V 2管的基极电压减小,I C 2减小,从而使输出电流减小.3.3 电压比较器电路图9是利用T L431构成的一种典型的电压比较器电路,该电路的比较电压为:2.5×(1+R 1/R 2)V.当V i >2.5×(1+R 1/R 2)V 时,T L431导通,V O =2V;当V i<2.5×(1+R 1/R 2)V 时,T L431截止,V O =V cc .由于T L431的动态输出阻抗很小,因此,该电路的输入输出波形跟踪良好.3.4 电压监视器电路图10是利用T L431参考端对输入电压的鉴别灵敏度高的特性,构成的一种电池电压监视电路.图・35・ 第1期 潘玉成:可调式精密稳压集成电路T L431及应用 中T L431用作电压比较器,其内部V R EF作为比较器的基准电压,调节电位器R P 可适应不同电压的电池组.当电池电压正常时,电位器的中点电位大于T L431的V R EF 而使其导通,电流I k 经电阻R 2产生压降,绿色发光二极管V 1发光,这时V k =2V,R 4两端的电压小于V 2的导通电压而熄灭,V 2为红色发光二极管.当电池组电压低于正常值时,R P 的中点电位低于T L431的V R EF 并使其截止,V k 升高,R 4两端的电压大于V 2的导通电压而使其发光.同时,由于T L431截止,通过R 2的电流减小,使其两端的电压小于V 1的导通电压而熄灭.3.5 过压保护电路图11(a )、(b )是采用T L431实现的过压保护电路,当电子整机的供电电压由于某种原因超过额定电压值时,使T L431的基准电压达到2.5V ,阴阳极间呈低阻抗态,立即触发双向可控硅V 1(a 图)或单向可控硅V 2(b 图)导通,强大的短路电流瞬间即可将保险丝熔断,切断电源,实现电子整机的过压保护.3.6 大功率可调稳压电源利用T L431作电压基准和驱动外加场效应管V 1(K790)作调整管构成的输出电流大(约6A )、稳定性好的稳压电源电路,如图12所示.220V 的交流电压经变压器T 降压、桥式整流、C 1滤波.此外,V 3、V 4、C 2、C 3组成倍压电路(V dc =60V ),R P 、R 3μ组成分压电路,T L431、R 1组成取样放大电路,V 2(9013)、R 2组成限流保护电路,场效应管V 1作调整管(可直接并联使用),C 5是输出滤波器电路.稳压过程是:当输出电压降低时,f 点电位降低,经T L431内部放大使e 点电位增高,经V 1调整后,b 点电位升高;反之,当输出电压增高时,f 点电位增高,当e 点电位降低,经V 1调整后,电b 点电位降低.当输出流大于6A,三极管V 2饱和,使输出电流被限制在6A 以内,从而达到限流的目的.该电路除电阻R 1选用2W 、R 2选用5W 外,其它元件无特殊要求.4 应用注意事项(1)应注意电流大小问题.流过T L431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T L431.・45・ 宁德师专学报(自然科学版) 2008年2月 (2)应注意功耗问题.常见T O -92封装的T L431最大功耗为0.775W ,T L431在电路的实际消耗为P O =V O I K ,V O 为输出电压,I K 为通过T L431的电流.因此,T L431只有在输出不超过7.75V 时才可输出100mA 电流,输出电压为15V 时,只能输出50mA 电流,这是因为受功耗限制的缘故.(3)应防止T L431发生振荡的问题.当T L431输出接有容性负载时,且当电容量在0.01μF ～1μF之间,可能会发生振荡,但当输出电压大于15V,I K 大于10mA 可完全避免振荡的发生.(4)应注意取样电阻的选择问题.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.5 结语本文根据T L431三端可调精密并联稳压器的内部结构及特点,从不同角度介绍了该器件一些典型的应用例子.大量实验和长期应用证明,T L431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.参考文献:[1]雷开卓.T L431的原理及应用研究[J ].电源技术应用,2001(4):34-36.[2]冯 玮.WLAN 技术的应用及其发展趋势[J ].宁德师专学报(自然科学版)2005(3):281-283.[3]薛居宝.性能优良的T L431[J ].电子制作,2005(1):52-53.[4]李 杰.精密可调基准电压源及其应用[J ].电子与仪表,1990(4):33-37.Character isti cs and appli ca ti on of TL 431adjust able prec isi on volt age regul a tor I CPAN Y u -cheng(N ingde Vocati onal and Technical College,Fuan Fujian 355000,China )Abstract: This paper intr oduces the internal structure of the T L431three -ter m inal adjustable p recise paral 2lel regulat or,working p rinci p les and main features .And it als o p resents the analysis of the typ ical app licati on circuits,and su mmarizes s ome issues that this device should be paid attenti on t o while e mp l oying .Key words: T L431;voltage -reference;perf or mance;typ ical app licati on・55・ 第1期 潘玉成:可调式精密稳压集成电路T L431及应用 。
基于tl431的恒压恒流电路
基于tl431的恒压恒流电路基于TL431的恒压恒流电路恒压恒流电路是一种常用的电路设计，它能够提供稳定的电压和电流输出，适用于许多电子设备和实验室应用。
基于TL431的恒压恒流电路是其中一种常见的实现方案。
TL431是一种具有可调节参考电压的精密电压比较器。
它可以通过调整参考电压来实现恒压或恒流输出。
在恒压恒流电路中，TL431被用作反馈元件，对输出电压和电流进行监测和控制。
在恒压恒流电路中，TL431的引脚可以连接到负载电路的输出端和负载电流传感器之间。
通过在TL431的控制引脚上加上一个电阻网络，可以对其参考电压进行调整。
当负载电路的电压或电流超过设定的阈值时，TL431会自动调整输出来保持恒定的电压或电流。
为了实现恒压输出，可以将TL431的控制引脚连接到一个电压分压电阻网络。
该网络将输出电压与参考电压进行比较，并将差异信号反馈给TL431。
通过调整电阻网络的比例，可以设置所需的恒定输出电压。
当负载电路的电压下降时，TL431会自动调整输出电流以保持恒定的电压输出。
而要实现恒流输出，可以将TL431的控制引脚连接到一个电流传感器。
该传感器用于监测负载电路的电流，并将差异信号反馈给TL431。
通过调整电流传感器的灵敏度，可以设置所需的恒定输出电流。
当负载电路的电流变化时，TL431会自动调整输出电压以保持恒定的电流输出。
基于TL431的恒压恒流电路具有许多优点。
首先，它能够提供稳定的输出电压和电流，适用于对电源要求较高的应用。
其次，它具有很高的精度和稳定性，可以满足精密测量和实验要求。
此外，它还可以提供快速响应的调整速度，以适应负载电路的变化。
然而，基于TL431的恒压恒流电路也存在一些局限性。
首先，由于TL431是一个有源元件，它需要一定的电源供电才能正常工作。
其次，由于电阻网络和电流传感器的误差，恒压恒流电路的输出可能存在一定的偏差。
最后，由于TL431的工作原理和特性，它在高温或高压环境下可能会受到影响。
tl431内部电路原理
tl431内部电路原理
TL431是一种电压比较器和可编程的精密参考电压源，在电路中广泛应用于电压稳定和控制。
它内部的电路原理如下：
1. 参考电压源：TL431有一个内置的电压参考源，它产生一个稳定的
2.5V参考电压。
这个参考电压可以被用作其他电路的
参考电压。
2. 参考电压调节：TL431具有一个基准电压调节器，可以通过外部电阻将参考电压调节到其他所需的电压。
通过改变电阻的值，可以调节输出电压。
3. 比较器：TL431还包含一个电压比较器，用于比较参考电压和输入电压。
如果输入电压高于参考电压，比较器输出高电平；如果输入电压低于参考电压，比较器输出低电平。
4. 反馈回路：在使用TL431时，通常会将输出电压与反馈回
路连接，以实现电压稳定或控制。
通过调节反馈回路的电阻来控制TL431的输入电压，从而实现所需的电压稳定或控制。
总的来说，TL431的内部电路原理是通过内置的参考电压源和比较器来提供精确的参考电压，并通过外部调节电阻和反馈回路来实现电压稳定和控制。
TL431的封装,引脚图及应用电路设计
TL431的封装,引脚图及应用电路设计
TL431的输出电压连续可调达36V，工作电流范围宽达0.1-100mA，动态电阻典型值为0.22欧,输出杂波低。
TL431封装,引脚图及典型应用电路
TL431是T092封装,引脚图及内部结构如图1所示
图2是TL431的典型应用，其中3、2脚两端输出电压V=2.5(R2十R3)V/R3。
如果改变R2的阻值大小，就可以改变输出基准电压大小。
图1 tl431管脚图图2 tl431内部等效结构
TL431扩流电源电路图
图3是利用它作电压基准和驱动外加场效应管K790作调整电晶体构成输出电流大(约6A)、电路简单、安全的稳压电源。
工作原理是:220v电压经变压器B降压、D1-D4组成为桥式整流、C1滤波电容。
此外D5、D6、C2、C3组成倍压电路(使得Vdc=60V)，Rw、R3组成分压电路，TL431、R1组成取样放大电路，9013、R2组成限流保护电路，场效应管K790作调整管(可直接并联使用)以及C5是输出濾波器电路。
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收稿日期:2005207215
作者简介:贺桂芳(1963-),女,副教授,现主要从事电子技术和传感器技术的教学和科研工作。
文章编号:100224026(2006)0120050203精密电压调节器T L431三种应用电路设计
贺桂芳
(山东交通学院信息工程系,山东济南250023)
摘要:介绍了三种精密电压调节器T L431的应用电路:不平衡直流电桥输出信号的稳定和线性化电路,恒流源
电路,4～20mA Π0～5V 电流Π电压转换电路。
分析了电路工作原理,给出了电路设计方法。
所设计的电路简
单、新颖、实用。
可广泛用于模拟电子电路,特别是传感器的信号调理电路中。
由于采用了精密电压调节器
T L431做基准电压源,因此电路精度高,稳定性能好。
关键词:电压调节器;线性化;恒流源;I ΠV 转换
中图分类号:T N43 文献标识码:A
1 T L431简介
T L431是精密电压调节器,利用两只外部电阻可设定2.5～36V 范围内的任何基准电压值。
其电压温度
系数很小,为30×10-6Π℃,动态阻抗低,典型值为0.2Ω。
T L431的等效电路如图1所示。
图中A 为阳极,使
用时需接地,K 为阴极,需经限流电阻接正电源;V REF 是输出电压U 的设定端,外接电阻分压器。
其中误差放大器A 同相输入端接从电阻分压器得到的取样电压,反相输入端则接内部2.5V 基准电压U REF ,V REF 端的电压常态下应为2.5V ,因此也称基准端。
晶体管VT 在电路中起到调节负载电流的作用
[1]。
图1 T L431等效电路T L431性能优良,价格低廉,现广泛用于开关电源或线性稳压电源中,本文用T L431构成输出稳定和线性化的电桥电路、精密恒流源电路、I ΠV 转换电
路。
2 电桥输出信号的稳定和线性化电路
传感器的信号调理电路经常要用到单臂不平衡直流电桥,如图2(a )所
示[2]。
某一非电量,例如压力或温度引起桥臂电阻变化ΔR ,电桥失去平衡,
产生输出电压ΔU 0,通过测量该不平衡输出电压可以求得ΔR ,从而求出非
电量的大小。
图2(a )中ΔU 0为
ΔU 0=U 2-R 2R +ΔR U =ΔR 2(2R +ΔR )
U 由于电桥输出ΔU 0与ΔR 是非线性关系,需作线性化处理。
在测控技术中通常的硬件处理办法是增加非线性校正电路,结果使信号调理电路变得很复杂。
图2(b )所示电路,利用T L431设计了线性化的不平衡直流电桥,很简单地解决了非线性的问题。
图2(b )中ΔU 0为
ΔU 0=V C -V D =U 2-V REF =12(1+R +ΔR R )V REF -V REF =ΔR 2R
V REF 第19卷 第1期
2006年2月
山东科学SH ANDONG SCIE NCE V ol 119 N o 11Feb 12006
图2 不平衡直流电桥电路
可见电桥输出ΔU 0与ΔR 成线性关系。
从上式还可以看到输出与供桥电压无关,供桥电压的变化不会影响输出电压。
也即,电桥采用四线制长电缆的长短、导线周围的环境温度以及供桥电压的变化不会影响电桥的输出。
因此图2(b )所示电桥电路输出电压稳定,并且实现了线性化输出。
3 恒流源电路恒流源是模拟集成电路中广泛使用的一种单元电路,传感器的信号调理电路也经常要用到恒流源。
采用T L431可以构成精密恒流源电路。
电路如图3所示。
输出电流为
图3 恒流源电路
I =
β1+βI R ≈I R =U -V REF R =2.5(1+R 1R 2
)-2.5R =2.5R 1
RR 2
式中β为三极管的电流放大倍数。
应选取β较大的
三极管,例如9015,其β约为150,也可以选用复合管。
β值越大,温漂系数越小,恒流值越稳定。
运放A 应选用高
输入阻抗的运算放大器,例如C
A3140。
4 I ΠV 转换电路
在计算机自动测控系统的设计中,经常选用具有一
定功能的电动组合单元作为系统的一部分,对于电动组合单元DDZ -Ⅲ型,其输出信号的标准为4～20mA DC 。
而一般单片机应用系统信号输出只是电压信号,它能处理的也只有电压信号,因此需要电流Π电压转换[3]。
图4为采用T L431设计的4～20mA Π0～5V 电流Π电压转换电路。
该电路设计思路如下:
图4 4～20mA Π0～5V 转换电路
1
5第1期贺桂芳:精密电压调节器T L431三种应用电路设计
25山 东 科 学 2006年 首先4～20mA电流经过电阻x变为(4～20mA)x的电压,再减去基准电压y,得到输出电压U
=(4～
O
20mA)x(kΩ)-y(V)。
因为4mA电流对应输出电压0V,20mA电流对应输出电压5V,所以
4x-y=0
20x-y=5
解上述两个方程,得到x=5Π16kΩ,y=5Π4V
于是输出电压U
=(4～20mA)×5Π16(kΩ)-5Π4(V)
图4中U
=(4～20mA)R(1+R fΠR1)-R fΠR1V REF=(4～20mA)R×1.5-0.5×2.5,式中R=(5Π16)Π1.5 0
=208.33Ω,R采用200Ω固定电阻和10Ω微调电阻串联。
5 结束语
本文采用T L431设计了输出电压稳定的线性不平衡电桥、精密恒流源和IΠV转换电路,电路结构设计简单、新颖、实用,可广泛用于模拟电子电路,特别是传感器的信号调理电路中。
由于精密电压调节器T L431在电路中做基准电压,因此电路精度高,稳定性能好。
参考文献:
[1]何希才,张明莉.新型稳压电源及应用实例[M].北京:电子工业出版社,2004.82-83.
[2]贾伯年,俞朴.传感器技术[M].南京:东南大学出版社,2000.53-54.
[3]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1993.588-592.
Three practical circuits design of precision voltage conditioner T L431
HE G ui2fang
(Department o f Information Engineering,Shandong Jiaotong Univer sity,Jinan250023,China)
Abstract:Three practical circuits of precision v oltage conditioner T L431are introduced:The steady and linear output circuit of imbalance DC bridge,the constant current s ource,4～20mAΠ0～5V converter.The circuit principle is analyzed,and the design method is given.The designed circuit is sim ple and novel and practical,and it can be used extensively in analogue circuits,special in signal condition circuits of sens or.Because precision v oltage conditioner T L431is used for v oltage reference,the circuit is precise and steady.
K ey w ords:v oltage conditioner;linearzation;constant current s ource;IΠV converter。