TL431是一個(ge) 三端可調分流並聯穩壓器，提供良好的溫度穩定性。典型的動態輸出阻抗為(wei) 0.2Ω，陰極電流調節範圍為(wei) 1-100mA，可以實現2.5V-36V可調的穩壓值。可用作並聯穩壓器，串聯穩壓器、開關(guan) 調整控製電路、參考電壓等，應用廣泛。

盡管如此，但我發現一些對於(yu) TL431的講解並不能讓人一目了然，在應用的過程中還是會(hui) 有很多疑惑，因此秉著分享經驗、記錄學習(xi) 的目的和大家討論一下TL431的工作原理和用法。

一、簡單描述

1.符號和封裝

圖1.符號 圖2.封裝形式

431係列基準穩壓源的符號多如圖1所示，看起來像穩壓二極管，但別穩壓二極管的符號多了一個(ge) 參考端R。

根據不同的生產(chan) 廠商有不同的封裝形式，具體(ti) 可參考各個(ge) 廠商TL431數據手冊(ce) 。

2.功能框圖

圖3.功能框圖

如圖3所示，為(wei) TL431的內(nei) 部功能框圖，但並不是其真正的內(nei) 部構造，隻是用來簡單輔助說明一下原理。假設電源正極連接陰極K端，電源負極連接陽極A端。當參考端R端電壓>2.5V時，運放輸出低電平“1”，三極管基極電壓為(wei) 高，則三極管集電結和發射結導通，相當於(yu) 陰極和陽極導通，會(hui) 拉低K端電壓，則需要在電源正極和陰極之間接一個(ge) 限流電阻；當參考端R端電壓<2.5V時，運放輸出低電平“0”，三極管基極電壓為(wei) 低，則三極管集電結和發射結均反偏，三極管截止，並聯二極管也截止，此時VKA=電源電壓。

疑問：這裏注意當R端電壓>2.5V電壓時，運放輸出為(wei) 高電平，那此時三極管處於(yu) 放大狀態還是飽和狀態呢？

後麵測試說明三極管處在飽和區。

圖3(a).三極管導通時 圖3(b).三極管截止時

二、測試電路

1.門限輸出電壓測試

圖4.電壓測試電路圖

如圖4所示，在TL431的參考端接一可調電壓源，在電源輸入端和K端之間接一限流電阻和LED燈，在輸出端接一萬(wan) 用表檢測輸出電壓VKA大小。

測試結果表明，當R端電壓源電壓低於(yu) 2.5V時，LED燈不亮，且輸出電壓VKA較大，為(wei) 17.36V左右，說明VREF<2.5V時，TL431是截止的；當R端電壓源電壓高於(yu) 2.5V時，LED燈亮，且輸出電壓VKA較小，為(wei) 1.9V左右，說明VREF>2.5V時，TL431是導通的，K端電壓被拉低，LED燈導通發光。並且隨著VREF（2.5-2.7V）的升高，VKA是降低的，但降低不明顯（1.945-1.8V變化），說明當VREF升高時，圖3(a)中三極管基極電流IB增大，則集電極電流IC增大了一點點，使得限流電阻上分壓也增大了一點點，則VKA的電壓被拉低了一點點，三極管處於(yu) 飽和或臨(lin) 界飽和狀態。

2.2.5V穩壓電路測試

圖5.2.5V穩壓電路測試圖

（1）測試電路

如圖5所示，在輸入端接一可調電壓源Vin，限流電阻R為(wei) 2.7K，將TL431的K端與(yu) R端接在一起，在輸出端接數顯萬(wan) 用表測試VKA。

注：由於(yu) 431隻有拉低電壓的能力，沒有升壓能力，要做到穩壓，電壓源Vin必須要>2.5V，這裏Vin初始值為(wei) 20V。

（2）電路分析

起初當VKA>2.5V時，431導通，K端和A端短接，K端電壓被拉低到VKA<2.5V，則431立馬截止，K端和A端斷開，K端電壓又升高到>2.5V，431再次導通，如此循環往複，由於(yu) 導通截止是一個(ge) 較快的過程，使得VKA最終穩定在2.5V。

（3）測試結果

Vin為(wei) 20V時，輸出電壓VKA=2.51V，降低或增大Vin，VKA均不變，達到了穩壓效果。

注：Vin的大小需使得IKA在1-100mA之間，即1mA<(Vin-2.5)/R<100mA，保證調節Vin使得5.7V<Vin<272.5V即可。

3.可調穩壓電路測試

圖6.可調穩壓電路測試圖

（1）測試電路

如圖6所示，在輸入端接一可調電壓源Vin（初始設置為(wei) 20V），限流電阻R為(wei) 2.7K，R1為(wei) 10K電阻，R2為(wei) 10K可調變阻器，在輸出端接數顯萬(wan) 用表測試VKA。

（2）電路分析

上電後，TL431還未導通之前，IREF=0，根據串聯分壓原理，VREF=VIN/(R+R1+R2)*R2=8.81V,則VREF>2.5V，TL431導通，則VKA被拉低。VKA被拉低後，導致R1、R2上分壓降低，則VREF降低，當VREF降低到<2.5V後，TL431截止，VKA電壓又上升，R1、R2上分壓增大，VREF電壓又回升，當VREF電壓回升到>2.5V後，TL431又導通，VKA又被拉低，如此循環往複。因此參考端的電壓始終動態穩壓在2.5V。

那麽(me) 如何分析輸出端VKA的電壓呢？

根據之前的功能框圖，431參考端R端接在運放的同相輸入端，理想情況下，當運放的輸入阻抗在兆歐以上，可以根據“虛斷”原則認為(wei) 運放的輸入端無電流，即IREF=0，且VREF=2.5V，因此

查看手冊(ce) 可知，Iref最大為(wei) 4uA，實際VKA便多了一項Iref*R1，mV級別（4uA*10KΩ=40mV）的電壓。

（3）測試結果

當R1=10K，R2=10K時，輸出電壓VKA=5.094V，調節電源電壓Vin的值，輸出穩壓值保持不變，始終為(wei) 5.094V。

調節R2，減小R2的阻值，VKA增大，且調節電源電壓Vin的值，輸出穩壓值保持不變，符合上述分析。

總結

基於(yu) 上述三個(ge) 測試電路分析了TL431的工作原理，TL431可實現開關(guan) 控製、2.5V-36V穩壓輸出，實驗者可自行測試。其實在實際使用中，431係列基準穩壓源的工作原理基本一致，比如LTL431，可作為(wei) TL431的替代，在之後的博客中，會(hui) 分享431基準穩壓源在開關(guan) 電源電路中的應用。