開關電源中TL431的運行原理及典型應用

2021-01-18 電子產品世界

在早期的開關電源當中，組成取樣的工作主要由三極體和二極體來完成。但是由於它們在參數上差別比較大，會為調試造成一定的阻礙。現如今，隨著技術的進步，開關電源逐漸放棄了老舊的三極體和二極體，轉而採用三端精密穩壓源來進行取樣和誤差檢測。而三端精密穩壓源當中的經典，就非TL431莫屬了。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201612/327549.htm

在三端精密穩壓器內部有溫度補償的高精度並聯放大器，其內部基準電壓精度非常高，所有產品的典型值均為2.495V，而其誤差電壓範圍允許為2.44~2.55V，允許工作溫度範圍用尾綴字母表示，C為-10~85攝氏度，I為-40~85攝氏度，M為-55~125攝氏度。所以，無論是精度還是穩定度均非普通穩壓二極體所能達到的。

在使用TL431進行設計時，我們要注意，為了讓TL431內部的放大器處於線性區，要讓Uka=Uref。Ika大於1mA，內部放大器的電壓小於37V，其最大功耗為500mW~1W。一般開關電源中的誤差放大器，功耗是不可能達到500mW的。TL431的用法很多，如果將R端與K端連接，即等效一隻2.5V/100mA的高精度穩壓二極體。另外，TL431還可以組成2.5V~36V的可調並聯穩壓電源。由TL431組成的取樣電路，由於其內部比較器具有極高的增益，在使放大器動作時，取樣電路僅需輸入4微安以下的電流即可，因此對取樣分壓器的影響極小。

TL431在開關電源當中取樣和誤差放大的典型應用電路圖如上圖所示。開關電源輸出電壓Uo由R1、R2分壓，正常時得到2.5V的取樣電壓，送到TL431的控制端R。因為R端電流極小，可以忽略，因而R1、R2的取值可以按輸出電源Uo與2.5V之比選取，即Uo=2.5*(1+R1/R2)。當Uo上升時，R端電壓升高，Ika增大，光耦合器發光二極體電流也增大，通過光耦合器次級控制開關脈衝的脈寬減小，輸出電壓降低，起到了穩定輸出電壓的作用。TL431和光電耦合器的工作電壓為Ui，一般取自開關電源5~12V穩壓電源，R3則限制TL431的電流Ika，使光電耦合器工作在線性區內。由於TL431的比較器和放大器增益都較高，使用中常在K-R極之間接入RC電路，以防止寄生振蕩。

在我們想要對TL431的電路進行檢測時，使用傳統的電阻法是無法準確判斷出好壞的。因為三端精密穩壓器為集成電路，等效電路只是示意其內部功能，實際內部電路較為複雜。當開關電源出現失控或無輸出電壓故障時，如果懷疑取樣誤差放大器發生故障，可根據上圖中的電路檢測TL431。Ui選擇小於35V的直流電壓，R1將電路短路電流限制在100mA以內，R2、R3為控制極供電調整，選擇R3/R2+R3大於或等於2.5。當調整R3時，Uo能在2.5V~Ui之間均勻變化，則判斷三端精密穩壓器TL431完全正常。

本篇文章主要對TL431在開關電源當中的應用和電路運行原理進行了介紹，並對典型電路進行了分析，並給出了TL431電路的檢測方法。希望大家通過這篇文章能夠進一步了解TL431在開關電源當中的使用。


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