TL431在线性稳压电源应用中应注意哪些事项?
出处:admin 发布于:2013-12-10 10:38:28
导读:随着电子技术的高速发展,电源技术也在不断的完善和提高。这些变化一方面是由于电路技术的成熟,另一方面也由于采用新型元器件。集成电路TL431就是其中一例,它体积小、使用方便,因此广泛应用在各种电源电路中今天本文主要针对TL431在线性稳压电源应用中应注意的事项进行解析。
一、TL431的简介
TL431是一种并联稳压集成电路。因其性能好、价格低,因此广泛应用在各种电源电路中。其封装形式与塑封三极管9013等相同,如下图中a所示。同类产品还有图中b所示的双直插外形的。它的输出电压用两个电阻就可以任意的设置到从Verf(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。
二、TL431的内部结构及原理
1.TL431的内部结构
TL431的具体功能可以用下图c的功能模块示意。由图可以看到,VI是一个内部的2.5V的基准源,接在运放的反向输入端。由运放的特性可知,只有当REF端(同向端)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,通过三极管的电流将从1到100mA变化。当然,该图绝不是TL431的实际内部结构,但可用于分析理解电路。
TL431可等效为一只稳压二极管,其基本连接方法还见上图所示。上图a可作2.5V基准源,上图b作可调基准源,电阻R2和R3与输出电压的关系为U0=(1+R2/R3)2.5V.
2. TL431的工作原理
TL431的具体工作原理:当输入电压增大,输出电压增大导致了输出采样增大,这时内部电路通过调整使得流过自身的电流增大,这也就使得流过限流的电路增大,这样限流电阻的压降增大,而输出电压等于输入电压减限流电阻压降增大使得输出电压减小 ,实现稳压。
三、TL431在线性稳压电源应用中应注意的事项
TL431在线性稳压电源应用中应注意的事项总结起来主要有以下几个方面:
1.用一只电容器与TL431并联使用,减小输出噪声
TL431的使用和稳压二极管的使用又十分相似,稳压二极管在电路中工作时,其自身会产生一种不规则的周期性噪声,这种不规则的噪声称为齐纳噪声。尽管齐纳噪声的电平不高,但它却是影响稳压二极管输出特性的重要原因之一。并联的电容就可以吸收稳压二要管的齐纳噪声,以改善稳压二极管的输出特性。另外,并联在稳压二极管上的电容还可以吸收电源的纹波,使得稳压二极管的输出电压更加平稳。其次,当稳压二极管与电容并联使用时,由于电容的充电作用,会使稳压二极管输出电压的建立时间增加,使输出电压缓慢地上升,不过,这仅是接通电源瞬间的情况。正常工作时,稳压二极管的输出电压是完全稳定的。 但是,当TL431与电容并联,其选用的容量值不适合时,有时不但起不到好的作用,反而会产生振荡现象,这是因为流过TL431的电流和电容的容量有一定的关系。
实验表明,如果用容量为0.01~3μF的电容器并联在TL431上,很有可能使TL431产生振荡,因此,当TL431与电容并联使用时,应使TL431并联的电容器值大于3μF或小于0.01μF,对此必须引起注意。但当输出电压大于15V,IK大于10mA可完全避免振荡的发生。
2.应注意电流大小问题
流过TL431的电流必须大于1mA,否则失去稳压性能,不能超过100mA,否则就会损坏TL431,所以限流电阻的选择很重要。
3.应注意功耗问题
例如常见TO-92封装的TL431功耗为0.7W,TL431在电路的实际消耗为P=VOI,参见图7,VO为输出电压,I为通过TL431的电流,因此,TL431只有在输出不超过5V时才可输出140mA电流,输出电压为7V时,只能输出100mA电流,这是因为受功耗限制的缘故。常规功耗为0.5~1.2W,当其在高温、高压或大电流条件下使用时,要注意通风、散热和安全性。
4.应注意取样电阻R1和R2的选择问题
取样电阻的选材及布放,直接影响到稳压和温度特性,因此必须选用温度系数小、噪声小、功率裕量大的同型号精密电阻。由公式VO=2.5×(1+R1/R2),取VO为36V,可以计算出的R1/R2比值为13.4,即R1是R2的13.4倍。
由于TL431是有较高的开环增益且响应速度快,当取样点(R1、R2的连接点)离两极较远时,电路容易产生超调自激,所以在使用时要引起注意。
5.维持电流与阴极电压
由于TL431的内部基准Vref是靠阴极电流维持,并且低于极间电压,所以应用时要注意:TL431的输出极截止后,仍必须有大于0.2mA的阴极维持电流;当输出极“饱和”后,极间电压仍至少大于2.2V.
总之,TL431确是一片设计精巧、应用方便、性能可靠、性价比较高的稳压基准,应用前景广阔。
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