開關(guān)電源中TL431的運行原理及典型應(yīng)用

在早期的開關(guān)電源當(dāng)中,組成取樣的工作主要由三極管和二極管來完成。但是由于它們在參數(shù)上差別比較大,會為調(diào)試造成一定的阻礙,F(xiàn)如今,隨著技術(shù)的進步,開關(guān)電源逐漸放棄了老舊的三極管和二極管,轉(zhuǎn)而采用三端精密穩(wěn)壓源來進行取樣和誤差檢測。而三端精密穩(wěn)壓源當(dāng)中的經(jīng)典,就非TL431莫屬了。 

在三端精密穩(wěn)壓器內(nèi)部有溫度補償?shù)母呔炔⒙?lián)放大器,其內(nèi)部基準(zhǔn)電壓精度非常高,所有產(chǎn)品的典型值均為2.495V,而其誤差電壓范圍允許為2.44~2.55V,允許工作溫度范圍用尾綴字母表示,C為-10~85攝氏度,I為-40~85攝氏度,M為-55~125攝氏度。所以,無論是精度還是穩(wěn)定度均非普通穩(wěn)壓二極管所能達到的。 

在使用TL431進行設(shè)計時,我們要注意,為了讓TL431內(nèi)部的放大器處于線性區(qū),要讓Uka=Uref。Ika大于1mA,內(nèi)部放大器的電壓小于37V,其最大功耗為500mW~1W。一般開關(guān)電源中的誤差放大器,功耗是不可能達到500mW的。TL431的用法很多,如果將R端與K端連接,即等效一只2.5V/100mA的高精度穩(wěn)壓二極管。另外,TL431還可以組成2.5V~36V的可調(diào)并聯(lián)穩(wěn)壓電源。由TL431組成的取樣電路,由于其內(nèi)部比較器具有極高的增益,在使放大器動作時,取樣電路僅需輸入4微安以下的電流即可,因此對取樣分壓器的影響極小。 

TL431在開關(guān)電源當(dāng)中取樣和誤差放大的典型應(yīng)用電路圖如上圖所示。開關(guān)電源輸出電壓Uo由R1、R2分壓,正常時得到2.5V的取樣電壓,送到TL431的控制端R。因為R端電流極小,可以忽略,因而R1、R2的取值可以按輸出電源Uo與2.5V之比選取,即Uo=2.5*(1+R1/R2)。當(dāng)Uo上升時,R端電壓升高,Ika增大,光耦合器發(fā)光二極管電流也增大,通過光耦合器次級控制開關(guān)脈沖的脈寬減小,輸出電壓降低,起到了穩(wěn)定輸出電壓的作用。 TL431和光電耦合器的工作電壓為Ui,一般取自開關(guān)電源5~12V穩(wěn)壓電源,R3則限制TL431的電流Ika,使光電耦合器工作在線性區(qū)內(nèi)。由于TL431的比較器和放大器增益都較高,使用中常在K-R極之間接入RC電路,以防止寄生振蕩。 

在我們想要對TL431的電路進行檢測時,使用傳統(tǒng)的電阻法是無法準(zhǔn)確判斷出好壞的。因為三端精密穩(wěn)壓器為集成電路,等效電路只是示意其內(nèi)部功能,實際內(nèi)部電路較為復(fù)雜。當(dāng)開關(guān)電源出現(xiàn)失控或無輸出電壓故障時,如果懷疑取樣誤差放大器發(fā)生故障,可根據(jù)上圖中的電路檢測TL431。Ui選擇小于35V的直流電壓,R1將電路短路電流限制在100mA以內(nèi),R2、R3為控制極供電調(diào)整,選擇R3/R2+R3大于或等于2.5。當(dāng)調(diào)整R3時,Uo能在2.5V~Ui之間均勻變化,則判斷三端精密穩(wěn)壓器TL431完全正常。 

本篇文章主要對TL431在開關(guān)電源當(dāng)中的應(yīng)用和電路運行原理進行了介紹,并對典型電路進行了分析,并給出了TL431電路的檢測方法。希望大家通過這篇文章能夠進一步了解TL431在開關(guān)電源當(dāng)中的使用。

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