原创 TL431六个典型应用电路

TL431是一款由德州仪器公司和摩托罗拉公司生产的2.50V至36V可调精密并联稳压器，具有广泛的应用电路。下面将详细分析TL431的六个典型应用电路：

1. 并联稳压器电路
   基本概念：TL431最常用的电路形式是并联稳压器，其输出电压可以通过选择不同的电阻值在2.5V到36V范围内任意设定。
   电路分析：在此电路中，通过其参考端的2.5V基准电压与外部电阻所定义的分压进行比较，调节阴极和阳极之间的导通程度，从而稳定输出电压。计算方式为Vout = 1 + R1/R2 Vref，特别地，当R1=R2时，可以得到5V的稳定输出。
   设计步骤：确定稳压电压、计算负载最大电流、确认TL431工作电流范围（1mA~100mA），最后计算限流电阻的功率选择合适的电阻。

2. 串联稳压器电路
   基本概念：串联稳压器可以视作并联稳压器的扩充，适用于需要大电流输出的场景。
   电路分析：此电路的核心依然是基于TL431的2.5V基准电压，但通过一个晶体管Q来提供连续可调的电流输出能力。输出电压公式依旧是Vout = 1 + R1/R2 Vref，其中要注意的是输出最小值Vout（min）= Vref + Vbe，这里Vbe是晶体管Q的基极-射极间电压降。
   设计考量：选取合适的限流电阻R以确认TL431的工作电流，同时计算晶体管放大倍数β以确定TL431耗散功率PD = Vout * (Iout/β)。

3. 并联扩流稳压电路
   基本概念：该电路在基本的并联稳压电路基础上增加了三极管，利用三极管的放大作用实现扩流。
   电路分析：三极管的发射极连接到输出电压端，当输出电压变化时，通过三极管的放大状态对TL431的调节功能进行扩展，以此增大稳压器的输出电流能力。

4. 单电源比较器电路
   基本概念：利用TL431的基准电压Vref设计的温补电压基准的比较器，用于信号比较和处理。
   电路分析：在这种应用中，Vin与Vref相比较，根据比较结果输出不同的电压等级。具体来说，当Vin＜Vref时，Vout＞0；当Vin＞Vref时，Vout ≌ 2V。这种电路常用于需要温度补偿的电源系统中。

5. 恒流源电路
   基本概念：利用TL431稳定的2.5V基准电压，可以设计出精密的恒流源。
   电路分析：由于Vref端电压始终稳定在2.5V，因此流经REF端和地之间连接的电阻中的电流也是恒定的。通过这个特性，可以实现精密控制的恒流源，恒流电流I=Vref/R1。

6. 开关电源误差放大器电路
   基本概念：在开关电源设计中，TL431可作为误差放大器使用，配合光耦实现原副边的隔离反馈。
   电路分析：这种应用中，R3和R5决定输出电压的大小，C4和R6构成补偿网络。当输出电压变化时，光耦输入端二极管电流会相应变化，通过控制电源芯片开关管的通断频率，保持输出电压的稳定。

综上所述，TL431作为一个高度灵活且精确的组件，在众多电子电路设计中扮演着不可或缺的角色。从基本的并联稳压器到复杂的开关电源误差放大器，以其稳定的性能和易于调节的特性成为电子工程师的重要工具。在设计和实施这些电路时，需要充分考虑TL431的工作条件以及外围组件的选择，确保最终应用的成功与可靠性。