TL431可控精密稳压源典型应用案例-电源维修

发布时间：2018-01-29                4715

　　TL431是可控精密稳压源。它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中用它代替稳压二极管，例如，数字电压表，运放电路，可调压电源，开关电源等。那么TL431究竟是什么呢？下面由安泰电源维修司工为大家一一介绍：

      一、TL431 取样补偿当中的原件值计算

　　  接下来，以图1 为参考，将对电路图当中的各项参数进行分析和讲解。想要弄明白两者之间的关系，就首先要确定图1 中TL431 部分里，R1、R3、R5、R6 这四项参数的数值。设输出电压为Vo，辅助绕组整流输出电压为12V。该电路利用输出电压与TL431 构成的基准电压比较，通过光电耦合器PC817 的电流变化去控制TOP 管的C 极，从而改变PWM 宽度，达到稳定输出电压的目的。因为被控对象是TOP 管，因此首先要搞清TOP 管的控制特性。

从TOPSwicth 的技术手册可知，流入控制脚C 的电流Ic 与占空比D 成反比关系，如图2 所示。Ic 的电流应在2-6mA 之间，PWM 会线性变化，因此PC817 三极管的电流Ice 也应在这个范围变化。而Ice 是受二极管电流If 控制的，通过PC817 的Vce 与If 的关系曲线(如图3 所示)，可以正确确定PC817 二极管正向电流If。从图3 可以看出，当PC817 二极管正向电流If 在3mA 左右时，三极管的集射电流Ice 在4mA 左右变化，而且集射电压Vce 在很宽的范围内线性变化，符合TOP 管的控制要求。

　　因此可以确定选PC817 二极管正向电流If 为3mA。再看TL431 的要求，从TL431 的技术参数可知，Vka 在2.5V-37V 变化时，Ika 可以在1mA 到100mA 内很大范围的变化，一般选20mA 即可，既可以稳定工作，又能提供一部分死负载。不过对于TOP 器件因为死负载很小，只选3-5mA 左右就可以了。上面的几个关系很重要，有它们的铺垫，文章开头我们提到的那几个电阻数值就比较容易确定了。根据TL431 的性能，R5、R6、Vo、Vr 有固定的关系：Vo=(1+ R5/R6) Vr在式中，Vo 为输出电压、Vr 为参考电压、Vr=2.50V，先取R6 一个值，例如R6=10k，根据Vo 的值就可以算出R5 了。再来确定R1 和R3。由前所述，PC817 的If 取3mA，先取R1 的值为470Ω，则其压降为Vr1=If* R1，由PC817 技术手册知，其二极管的正向压降Vf 典型值为1.2V，则可以确定R3 上的压降Vr3=Vr1+Vf，又知流过R3 的电流Ir3=Ika-If，因此R3 的值可以计算出来：R3=Vr3/Ir3= (Vr1+Vf)/( Ika-If)根据以上计算可以知TL431 的阴极电压值Vka，Vka=Vo’-Vr3，式中Vo’取值比Vo 大0.1-0.2V 即可，举一个例子，Vo=15V，取R6=10k。R5=(Vo/Vr-1)R6=(12/2.5-1)*10=50K;取R1=470Ω，If=3mA、Vr1=If* R1=0.003*470=1.41V、Vr3=Vr1+Vf=1.41+1.2=2.61V。取Ika=20mA、Ir3=Ika-If=20-3=17、R3= Vr3/ Ir3=2.61/17=153Ω。TL431 的阴极电压值Vka、Vka=Vo’-Vr3=15.2-2.61=12.59V。结果：R1=470Ω、R3=150Ω、R5=10KΩ、R6=50K。这样就顺利的求出了几个关键电阻的阻值。关于R6 的数值，这个参数的阻值并不是随意决定的。要考虑两个因素，第一、TL431参考输入端的电流。一般此电流为2uA 左右，为了避免此端电流影响分压比和避免噪音的影响，一般取流过电阻R6 的电流为参考段电流的100 倍以上，所以此电阻要小于2.5V/200uA=12.5K。第二、待机功耗的要求。如有此要求，在满足小于12.5K 的情况下尽量取大值。TL431 要求有1mA 的工作电流，也就是R1 的电流接近于零时，也要保证TL431 有1mA，所以R3≤1.2V/1mA=1.2K 即可。除此以外也是功耗方面的考虑。R1 的取值要保证TOP 控制端取得所需要的电流，假设用PC817A，其CTR=0.8-1.6，取低限0.8，要求流过光二极管的最大电流为6/0.8=7.5mA，所以R1 的值≤(15-2.5-1.2)/7.5=1.5K，光二极管能承受的最大电流在50mA 左右，TL431 为100mA，所以我们取流过R1 的最大电流为50mA，R1>(15-2.5-1.3)/50=226 欧姆。为了提升低频上的增益以及压制低频波纹，就需要R5C4 制造一个原点上的极点。也就是静态误差，R4C4 形成一个零点，来提升相位，要放在带宽频率的前面来增加相位裕度，具体位置要看其余功率部分在设计带宽处的相位是多少，R4C4 的频率越低，其提升的相位越高，当然最大只有90 度，但其频率很低时低频增益也会减低，一般放在带宽的1/5 处，约提升相位78 度。本文由安泰维修仪器仪表维修网整理发布，更多有关电测仪器维修知识欢迎访问安泰维修网（www.agitekservice.com）

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