TL431是一種三端可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器，也被稱為可調(diào)式精密基準(zhǔn)電壓源。它的主要功能是提供一個(gè)穩(wěn)定、精確且可調(diào)的參考電壓，常用于電源穩(wěn)壓、過壓保護(hù)、恒流源、基準(zhǔn)電壓源等電路中。

在適用的汽車級(jí)、商用級(jí)內(nèi)均可滿足規(guī)定的熱穩(wěn)定性?？梢酝ㄟ^兩個(gè)外部電阻器將輸出電壓設(shè)置為介于 Vref（約為2.5V）和 36V 之間的任意值。其輸出阻抗典型值均為 0.2Ω。此類器件的有源輸出電路具有非常明顯的導(dǎo)通特性，因此非常適合用于替代許多應(yīng)用中的齊納二極管，例如板載穩(wěn)壓器、可調(diào)節(jié)電源和開關(guān)電源。

TL431 功能引腳圖解

TL431 有三個(gè)引腳，分別是：

陰極（Cathode，K）

陽極（Anode，A）

參考端（Reference，REF）

引腳功能：

陰極（K）：電流從陰極流出，起控制作用。

陽極（A）：電流從陽極流入，連接到電路的負(fù)極或地。

參考端（REF）：用于調(diào)整輸出電壓，通過連接外部電阻網(wǎng)絡(luò)來設(shè)定所需的輸出電壓。

TL431 CAD模型

TL431 內(nèi)部電路圖

可以看出，它由多極放大電路、偏置電路、補(bǔ)償和保護(hù)電路組成，其中晶體管V1構(gòu)成輸入極，V3、V4、V5構(gòu)成穩(wěn)壓基準(zhǔn)，V7和V8組成的鏡像恒流源與V6、V9構(gòu)成差分放大器作中間級(jí)，V10、V11形成復(fù)合管，構(gòu)成輸出，其它一些電阻、電容、二級(jí)管分別起偏置、補(bǔ)償和保護(hù)作用，在原理上它是一個(gè)單端輸入、單端輸出直流放大器。

TL431 電路符號(hào)

TL431 封裝封裝

TL431 PCB 3D 模型

TL431 工作原理詳解

基本原理：

TL431 的工作原理類似于一個(gè)可調(diào)節(jié)的齊納二極管。它內(nèi)部包含一個(gè)精密的 2.5V 基準(zhǔn)電壓源和一個(gè)運(yùn)算放大器。當(dāng)基準(zhǔn)端（REF）電壓達(dá)到 2.5V 時(shí)，運(yùn)算放大器控制陰極（K）導(dǎo)通，使陰極和陽極之間產(chǎn)生電流，從而穩(wěn)定輸出電壓。

電壓設(shè)定公式：

通過外部分壓電阻 R1 和 R2，可以設(shè)定 TL431 的輸出電壓 VOUT：

VOUT=VREF×(1+R2R1)+IREF×R1

VREF：內(nèi)部基準(zhǔn)電壓，典型值為 2.5V。

IREF：基準(zhǔn)端的偏置電流，通常很小，可忽略。

工作過程：

初始狀態(tài)：當(dāng)電路加電后，TL431 尚未導(dǎo)通，陰極和陽極之間無電流。

電壓建立：通過外部電阻分壓，REF 電壓開始上升。

導(dǎo)通條件：當(dāng) REF 電壓達(dá)到 2.5V，內(nèi)部運(yùn)算放大器使陰極導(dǎo)通。

穩(wěn)壓過程：TL431 調(diào)節(jié)陰極電流，使 REF 電壓穩(wěn)定在 2.5V，從而穩(wěn)定輸出電壓。

所以 TL431 的工作原理是：

當(dāng)輸入電壓增加時(shí)，輸出電壓增加，輸出采樣增加。這時(shí)，內(nèi)部電路被調(diào)整以增加流過自身的電流，這也增加了電流限制電路。結(jié)果，限流電阻的電壓降增加，輸出電壓等于輸入電壓減去限流電阻，壓降的增加導(dǎo)致輸出電壓下降。從而實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)。

TL431 好壞怎么測量？

外觀檢查

仔細(xì)觀察 TL431 的封裝是否完好，有無明顯氧化、變色，引腳是否完整且連接正確。

萬用表測量電阻

使用指針式萬用表的 Rx1k 擋或數(shù)字萬用表的二極管檔，將表筆與 TL431 的三個(gè)引腳兩兩進(jìn)行正、反向檢測。

正常情況下，紅表筆接陽極 A，黑表筆接陰極 K，阻值應(yīng)為無窮大，對(duì)調(diào)表筆測量應(yīng)在幾千歐姆；紅表筆接參考極 R，黑表筆接陰極 K，阻值應(yīng)為無窮大，對(duì)調(diào)表筆測量應(yīng)在幾千歐姆；紅表筆接參考極 R，黑表筆接陽極 A，阻值應(yīng)為 30K 左右，對(duì)調(diào)表筆測量應(yīng)為 20K 左右。

若測量某兩腳之間阻值很小或?yàn)榱?，表明管子已擊穿損壞。

萬用表測量電壓

選擇數(shù)字萬用表的電壓檔位，將其正極連接到 TL431 的陰極引腳，負(fù)極連接到參考電壓引腳，正常情況下，TL431 的參考電壓值應(yīng)為 2.5V 左右。

給 TL431 施加不同的輸入電壓，觀察其輸出電壓是否穩(wěn)定，若輸出電壓不穩(wěn)定或與標(biāo)稱值相差較大，則可能損壞。

示波器檢測

使用示波器觀察 TL431 輸出引腳的波形，正常工作的 TL431 應(yīng)產(chǎn)生穩(wěn)定的波形，無明顯幅值或頻率變化，若波形異常，則可能損壞。

那么如何判斷 TL431 的好壞呢？

對(duì)于在線式TL431電源誤差比較器，可采用外接維修電源進(jìn)行檢測。將維修電源接入TL431的采樣點(diǎn)，當(dāng)電壓高于標(biāo)稱電壓時(shí)，TL431導(dǎo)通，陰極電壓為低。

也就是說，當(dāng)電源電壓升高時(shí)，TL431導(dǎo)通，使光電耦合器的二極管導(dǎo)通，使三極管處于飽和狀態(tài)，最終縮短初級(jí)功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間（降低占空比）。這樣，輸出電壓就降低了。

如果維持電壓降低，則TL431截止，K極電壓高，光電耦合器的二極管截止，使三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，最終控制增加變壓器初級(jí)功率開關(guān)的開啟時(shí)間（增加占空比）。

增加輸出電壓。開關(guān)電源的閉環(huán)穩(wěn)壓電路是利用TL431的開或關(guān)兩種狀態(tài)來調(diào)節(jié)開關(guān)的占空比來控制輸出電壓的穩(wěn)定。

用萬用表測量時(shí)，若 lC 兩極間電阻正常，則可判斷TL431正常。使用維修電源上電測試時(shí)，在改變電源電壓的情況下，若TL431極對(duì)地有高低電平兩次變化，則可判斷TL431正常。

注意事項(xiàng)：

避免過壓/過流：測試時(shí)不要超過 TL431 的最大額定值，防止損壞器件。

確保接線正確：接線錯(cuò)誤可能導(dǎo)致錯(cuò)誤判斷器件好壞。

TL431 可調(diào)穩(wěn)壓電路-并聯(lián)穩(wěn)壓電路

TL431 作為并聯(lián)（分流）穩(wěn)壓器使用時(shí)，通常與分壓電阻和限流電阻配合，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出電壓。

并聯(lián)穩(wěn)壓電路是TL431431最常用的電路，輸出電壓 Vout=(1+R1/R2)Vref。

選擇不同的 R1 和 R2 的值可以得到從 2.5V 到 36V 范圍內(nèi)的任意電壓輸出，特別是當(dāng) R1=R2 時(shí)，VO=5V。

由于參考極輸入采用射極跟隨器，因此具有很高的輸入阻抗，而且輸入電流很小。

TL431 串聯(lián)穩(wěn)壓電路

串聯(lián)穩(wěn)壓電路可以說是并聯(lián)穩(wěn)壓電路的延伸，但是電流輸出可以很大（如果用大電流復(fù)合管的話），但是輸出電壓公式是一樣的，Vout=(1+R1/ R2)Vref，注意最小輸出Vout（min）=Vref+Vbe。

R 由 TL431 提供工作電流，晶體管 Q 提供基極電流，C1 起補(bǔ)償作用，TL431 耗散功率PD=Vout*(Iout/β)，其中β為晶體管放大系數(shù)。 此參考電源適用于負(fù)載電流變化，當(dāng)電源電流和負(fù)載電流同時(shí)減小時(shí)，或需要休眠或關(guān)閉參考源時(shí)。

TL431 比較電路

利用 TL431 的Vref 參考電壓可以設(shè)計(jì)一個(gè)帶有溫度補(bǔ)償電壓參考的單功率比較器，其中Vth = Vref，當(dāng) Vin＜Vref 時(shí)，Vout＞0；當(dāng) Vin＞Vref 時(shí)，Vout≌2V。

TL431 恒流源

因?yàn)?Vref 端的電壓始終穩(wěn)定在 2.5V，那么連接到 REF 端與地之間的電阻流過的電流應(yīng)該是恒定的。

利用這一特性，可以為 TL431 設(shè)計(jì)一個(gè)精密的恒流源。恒流 I=Vref/R1。

TL431 用作開關(guān)電源的誤差放大器

在開關(guān)電源當(dāng)中我們經(jīng)?？匆娺@樣的反饋電路，以TL431構(gòu)成誤差放大器，以光耦進(jìn)行原副邊隔離的電路結(jié)構(gòu)。

R3和R5決定輸出電壓大小，C4和R6構(gòu)成補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)輸出電壓有變化，最終導(dǎo)致光耦輸入端二極管電流變化，從而控制電源芯片開關(guān)管通斷頻率，使輸出電壓保持不變。

TL431 是一種功能多樣、應(yīng)用廣泛的電子元件。通過合理的電路設(shè)計(jì)，可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、恒流、比較、放大等多種功能。