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三、普通型可調(diào)基準(zhǔn)電壓源原理及應(yīng)用

TL43l是美國(guó)德州儀器公司(Texas Instruments，簡(jiǎn)稱TI)生產(chǎn)的2．50—36V可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器。它屬于一種具有電流輸出能力的可調(diào)基準(zhǔn)電壓源。其性能優(yōu)良，價(jià)格低廉，可廣泛用于單片精密開(kāi)關(guān)電源或精密線性穩(wěn)壓電源中。此外，TL431還能構(gòu)成電壓比較器、電源電壓監(jiān)視器、延時(shí)電路、精密恒流源等。目前在單片精密開(kāi)關(guān)電源中，常用它構(gòu)成外部誤差放大器，再與光耦合器一起組成隔離式反饋電路。

TL43l的同類產(chǎn)品還有TLV43lA低壓可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器，后者能輸出1．24～6V的基準(zhǔn)電壓。

(一)TIA31的性能特點(diǎn)

1)TL43l系列產(chǎn)品包括TL43lC、TL43l AC、TL43lI、TL431AI、TL43l M、TL43lY，共6種型號(hào)。它們的內(nèi)部電路完全相同，僅個(gè)別技術(shù)指標(biāo)略有差異。例如，TL43lc和TL43lAC的工作溫度范圍是0～70℃，而TL43lJ為-40～85℃，TL431M為-55～125℃。

2)它屬于三端可調(diào)式器件，利用兩只外部電阻可設(shè)定2．50—36V范圍內(nèi)的任何基準(zhǔn)電壓值。TL43l的電壓溫度系aT=30×10-6／℃(即30ppm／℃)。

3)動(dòng)態(tài)阻抗低，典型值為0．2Ω。

4)輸出噪聲低。

5)陰極工作電壓VKA的允許范圍是2．50～36V，極限值為37V。陰極工作電流IKA=l～100mA，極限值是150mA。其額定功率值與器件的封裝形式和環(huán)境溫度有關(guān)。以采用雙列直插式塑料封裝的TL43lCP為例，當(dāng)環(huán)境溫度TA=25℃時(shí)，其額定功率為1000mW；TA>25℃時(shí)則按8．0mW／℃的規(guī)律遞減。

(二)TIA31的工作原理

TL431大多采用DIP一8或T0—92封裝形式，引腳排列分別如圖1一12a、b所示。圖中，A(anode)為陽(yáng)極，使用時(shí)需接地。K(cathode)為陰極，需經(jīng)限流電阻后接正電源。VREF是輸出基準(zhǔn)電壓值的設(shè)定端，外接電阻分壓器。NC為空腳。TL43l的等效電路如圖l一12c所示，主要包括4部分：①誤差放大器A，其同相輸入端接取樣電壓VREF，反相輸入端則接內(nèi)部2．50V基準(zhǔn)電壓Vref，并且設(shè)計(jì)的VREF=VRRef；②內(nèi)部2．50V(準(zhǔn)確值為2．495V)基準(zhǔn)電壓源Vref；③NPN型晶體管VT，在電路中起調(diào)節(jié)負(fù)載電流的作用；④保護(hù)二極管VD，能防止因K—A間電源極性接反而損壞芯片。

TL431的電路圖形符號(hào)和基本接線如圖1一13所示。它相當(dāng)于一只可調(diào)齊納穩(wěn)壓管，輸出電壓由外部精密電阻R1和R2來(lái)設(shè)定，有公式

R3是IKA的限流電阻。選取R3阻值的原則是，當(dāng)輸入電壓Vi為最小值時(shí)必須保證100mA≥IKA≥1mA，以便使TL431能正常工作。

TL431的穩(wěn)壓原理可分析如下：當(dāng)由于某種原因致使V。升高時(shí)，取樣電壓vref也隨之升高，使VREF>Vref，比較器輸出高電平，令VT導(dǎo)通，V。↓。反之，V。↓→VREF<Vref→比較器再次翻轉(zhuǎn)，輸出變成低電平→VT截止→V。↑。這樣循環(huán)下去，從動(dòng)態(tài)平衡的角度來(lái)看，就迫使V。趨于穩(wěn)定，達(dá)到了穩(wěn)壓目的，并且NREF=Vref。

下面介紹T1431的兩個(gè)重要參數(shù)。

(三)TL431的應(yīng)用技巧

    1．三端固定式穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)可調(diào)輸出  將7800系列三端固定式集成穩(wěn)壓器配上T1431，即可實(shí)現(xiàn)可調(diào)電壓輸出，電路如圖l一14所示?，F(xiàn)將TL431接在7805型三端穩(wěn)壓器的公共端(GND)與地之間，通過(guò)調(diào)節(jié)R1來(lái)改變輸出電壓值，此時(shí)仍用式(1—9)計(jì)算V。值。需要說(shuō)明兩點(diǎn)：第一，因7805的靜態(tài)工作電流Id為幾至幾十毫安，并且從GND端流出來(lái)，恰好可為TL431提供合適的陰極電流IKA，故Vi與TL431的陰極之間無(wú)需接限流電阻；第二，TL431能提升7805的GND端電位，使VGND=VKA，因此該穩(wěn)壓器的最低輸出電壓Vomin=VREF+5V=7．5V。最高輸入電壓Vimax=37．5V，7805的最高輸入電壓為35V，其余2．5V壓降由TL431承受。

2．5V、1．5A精密穩(wěn)壓器TL431亦可配LM317型三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，構(gòu)成如圖l一15所示的5V、1．5A固定輸出式精密穩(wěn)壓器。TL431接于LM317的調(diào)整端(ADJ)與地之間。R1和R2均采用誤差為±O．1％的精密金屬膜電阻。鑒于LM317本身的靜態(tài)工作電流Id=IADJ=50μA《1mA，無(wú)法給TL431提供正常的陰極電流值，因此在電路中需增加R3。V。經(jīng)過(guò)R3向TL431供給的陰極電流IKA應(yīng)大于1mA才能保證芯片正常工作。當(dāng)R3=240Ω時(shí)，IKA=5mA>1mA。

3．大電流并聯(lián)穩(wěn)壓器前面介紹的均為TL43l在串聯(lián)式線性穩(wěn)壓器中的應(yīng)用。若將TL431配以PNP型功率管，還可構(gòu)成大電流并聯(lián)式穩(wěn)壓器，電路如圖l一16所示。調(diào)整R1就能改變V。值。

4．簡(jiǎn)易5V精密穩(wěn)壓器  由TL431和NPN型功率管構(gòu)成的5V串聯(lián)式精密穩(wěn)壓器電路，如圖1—17所示。

5．電壓監(jiān)視器  由兩片TL431(ICl、IC2)構(gòu)成的電壓監(jiān)視器電路如圖1—18所示?，F(xiàn)利用發(fā)光二極管LED作為電源電壓正常狀態(tài)的指示燈。電壓上限VH和電壓下限VL分別由下式確定：

R3為LED的限流電阻，R4的阻值應(yīng)使IC2的陰極電流大于1mA，ICl和IC2可等效于兩只并聯(lián)式開(kāi)關(guān)。僅當(dāng)電源電壓正常，即VH>Vi>VL時(shí)，LED發(fā)光，表示被監(jiān)視電壓Vi符合規(guī)定。一旦Vi>VH，出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，ICl就導(dǎo)通，VK1↓，使得Ic2截止，VK2↑，LED就因負(fù)極接高電位而停止發(fā)光。倘若V1<VL，發(fā)生欠電壓故障，ICl和IC2就同時(shí)截止，仍使LED熄滅。

6．TL431的其他應(yīng)用  由TL431構(gòu)成的延時(shí)指示器電路如圖1—19所示。該電路的延遲時(shí)間由下式確定：