原创【TL431】TL431的原理及应用

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TL431的原理及应用研究

2006.05.07 西北工业大学（西安710072）雷开卓侯建平黄建国薛帅兵　来自：电源技术应用

摘要：分析了TL431的工作原理，整理了技术指标，论述了四个方面的典型应用，总结了使用注意事项，并以详尽的图表证明，该芯片参数优越，性能可靠，应用前景广阔。

关键词：TL431 稳压基准性能应用

1 引言

TL431是TL、ST公司研制开发的并联型三端稳压基准。由于其封装简单（型如三极管）、参数优越（高精度、低温漂）、性价比高（民品1.3～1.5元/只），近年来在国外已经得到了广泛应用。

从1988年获得该器件的第一手资料开始，我们就对该器件给予了关注。通过大量的实验和多年的应用证明，该器件犹如七十年代诞生的555时基芯片一样，价廉物美、参数优越、性能可靠、应用方便、值得推广。尤其是在民品开发中，大有用武之地。

2 工作原理

该芯片的内部等效电路如图1所示。其中V1V2构成输入级，V3V4V5构成稳压基准，V6V7V8V9构成差分放大器，V10V11形成复合管，构成输出级。D1D2均为反向极向保护。引线端子1为参考电压输入端R，2为公共阳极端A，3为输出阴极端K。

其等效功能框图如图2(a)所示。其中VR为基准电压（VR=2.5V），A为同相放大器，V为并联型调整管（总增益A0≥1000倍），W为馈电支路。其封装引脚如图2(b)，电路符号如图2(c)所示。

3 技术指标

TL431的电气参数见表1。

表1 TL431电气参数

参数名称	称号	测试条件	TL431			单位
参数名称	称号	测试条件	min	type	max	单位
基准电压	VR	VKA=VR,IK=10mA	2440	2495	2550	mV
基准电压温漂	ST	ST=ΔVR/VR/ΔT	±5*	±30	±50	ppm/℃
基准电压调整率	SV	SV=ΔVR/ΔVKA	0.4*	-1	-2	mV/V
参考端输入电流	IR	IK=10mA	0.5*	2	4	μA
最小阴极电流	IKAmin	VKA=5V	0.2*	0.4	1	mA
最大阴极电流	IKAmax	VKA=5V	100	120	150*	mA
最小阴极电压	VKAmin	（略）	2.2*	2.5	2.6	V
最大阴极电压	VKAmax	（略）	36*	37	44	V
最大耗散功率	PD	（略）	700	900	1300	mW

附注：①上表是综合多个生产厂家提供的参数及实测数据（＊）而制。

②TL431尾缀字母表示产品级别及工作温度范围，C为商业品（－10℃～＋70℃），I为工业品

（－40℃～＋85℃），M为军品（－55℃～＋125℃）。

该器件的主要技术指标为：

●基准电压温漂小：≤±50ppm／℃；

●基准电压精度高：2.5V±1％；

●输出噪声电压低：≤100μVpp；

●稳压范围宽：(2.5～36)V连续可调；

●负载电流范围大：(1.0～100)mA。

4 典型应用实例

4.1 稳压基准

许多稳压基准的负载能力都很小，端电压调节也不方便，而由TL431构成的稳压基准温漂小，又有相当的负载能力，且输出电压连续可调，电路简单。其典型接线如图3所示，输出电压由下式确定：

U0=[1+(R1/R2)]·VR (VR=2.5V)

其电压调节范围为2.5V～36V，当R1短路或R2断路时，Uo=VR=2.5V；电流动态范围为0～[(Ui－Uo)/R0－1]mA。该电路还可以很方便地加入一只扩流管即构成一个性能优良的稳压电源。

4.2 压控开关

如图4所示，由于VR=2.5V，IR≤2μA，所以当Ui[R2/(R1+R2)]>VR时，TL431的输出级导通，UK≤2.5V，继电器K吸合；当Ui[R2/(R1+R2)]<VR时，TL431的输出级截止，UK≈+E,继电器 K断开，实现了压控开关的功能。

由于TL431的开环电压增益A0≥1000（受负载阻抗影响），故转换斜率陡峭，且输入信号回差电压小（≤5mV，受负载电流影响）。对于许多要求过压、过流限制的场合，TL431都非常实用，且压控精度高，温漂小。