TL431设计使用规范

TL431设计使用规范开关电源的稳压反馈通常都使用TL431和PC817，蓝箭电子有限公司生产的TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到37V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为0.22Ω。以下为TL431的示意图和内部线路图CATHODECATHODE由图可以看到，VI是一个内部的2.5V基准源，接在运放的反相输入端。由运放的特性可知，只有当REF端（同相端）的电压非常接近VI（2.5V）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF端电压的微小变化，通过三极管图1的电流将从1到100mA变化。1下面通过图例来合理选取外围电路元件：R3IKminIref1）R1、R2选取：我们知道TL431一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源，内部有一个2.5V的基准参考电压源，而维持电压源的稳定需要一定的电流Iref，这个Iref电流值一般在1uA左右，在选取偏置电阻的时候，流经偏置电阻的电流一定要比规格书中的Iref电流值大100倍以上，才能有效地避免电阻和PCB走线的噪声或其他干扰，提供稳定干净的电流。大多数电路中，由于Iref很小而被忽略不计，但在某些特殊应用的电路中却很重要，实际电路中应该由以下公式决定输出电压：Vo=(1+R1/R2)*Vref+Iref*R1例如：某电路中的R1=95KR2=39KVref=2.483-2.507VIref=0.843uA代入公式Vo=(1+R1/R2)*Vref+Iref*R1得出Vo=8.6114-8.6939V式中唯一可变的是电阻的阻值，假设电阻阻值为原来的1/10，得出Vo=8.5393-8.6218V，所以外围电路的偏置电阻如何选取非常关键这一点值得设计人员注意。见下图：22）R3选取：R3在上图开关电源中等效为PC817和R6、R17组成的回路，依上图为例展开分析。限流电阻R6的取值要保证光耦和TL431工作所需要的电流范围。为使TL431能正常工作，需要提供一定的电流给控制（CATHODE）端，简称死区电流，R17并联在PC817控制端是为了提高TL431死区电流IK(min)的，同样为了避免电流过小而引入外来干扰，该电流取值应大于规格书中IK(min)电流最大值。当然，R17可要也可不要，当输出电压小于7.5v时应该考虑必须使用，原因是这里的R17既然是提供TL431死区电流的，那么在发光二极管导通电压不足时才有用，如果发光二极管能够导通，就可以提供TL431足够的死区电流。这里需要特别注意的是，为符合各国的能效要求，PC817也有特殊类型，其特点是工作电流特别低，如果选用这类光耦的话就必须选用规格书中IK(min)电流值特别低的产品才能配套使用，否则不管Vo是否大于7.5V，R17都必须存在。33）多数设计中有一个电容串接于基准（REF）端和控制（CATHODE）端，常见的用0.1uF(104)。对输出纹波要求更严格的电路设计中增加提升低频增益电路，用一个电阻和一个电容串接于基准（REF）端和控制（CATHODE）端，来压制低频纹波和提高输出调整率，减小静态误差，该电阻的取值应小于R1的前提下和电容配合，消除相应频率的低频纹波。4）如何避免TL431损坏：TL431在电路中起到非常关键的作用，一旦损坏，必然会引起前级PWM电路中的多数元件炸机。除了精确量化TL431外围元件外，其他电路的设计不合理也会导致TL431在特定的条件下失效，如某客户220V-37V2A的雾化器电源在175V以下电压下测试的时候大批量炸机损坏，原因是该雾化器电源设计的PWM占空比偏大，在低电压测试中的占空比更大，导致输出电压在上电瞬间有100V以上的尖峰，继而先击穿TL431后损坏大量元件，因为TL431对电压的承受能力有限，当输出电压异常的时候就会出现损坏。附：参考文献1）TL431和PC817的应用----百度文库ID:FSXQW2）TL431规格书------------蓝箭TIONSEMIESTEKFAIRCHILDBCD佛山蓝箭电子有限公司作者：徐庆文2010-5-124