TL431 穩壓器：引腳配置及其應用

2021-09-10

TL431 穩壓器：引腳配置及其應用

1977年德州儀器推出TL431穩壓二極管，其工作原理與齊納二極管類似。它是一個 3 端雙極晶體管，相當于一個理想的 n 型晶體管，沒有滯后損耗。它是一個并聯穩壓器，可調。TL431穩壓器的等效系列有ATL431、TL432、LM431、KS431、TS431和142EH19穩壓器。

這些穩壓電路的功能相似，只是它們的尺寸、精度、布局、工作電流和速度特性不同。它是一款采用 TO-92 封裝類型的 8 引腳穩壓器。本文通過簡單的電路提供了有關 TL431 穩壓器工作的所有詳細信息。

什么是 TL431 穩壓器？

TL431 穩壓器是一款可調精密型并聯穩壓器IC。通過改變連接電阻的值，可以對輸出電壓進行編程。因此，它被稱為可編程并聯穩壓器。除了額定電壓可編程外，該 IC 的工作原理幾乎與齊納二極管相似。

它也稱為可調齊納二極管。它主要用于電路中提供正電壓參考或負電壓參考。其成本低，通常用作隔離電源電路中的參考電壓提供器。TL431穩壓芯片如下圖所示。

TL431穩壓器的引腳配置

它是一種三端并聯穩壓二極管集成電路，采用 To-92 封裝類型。調整連接到 IC 參考端的電阻分壓器，將輸出電壓額定值從 2.5 伏更改為 36 伏。工作電流范圍為 1 mA 至 100 mA，典型阻抗值為 0.22 歐姆。

它在很寬的工作溫度范圍內提供穩定的性能。在各種應用中，它在需要更換齊納二極管時使用，因為它的工作原理幾乎與齊納二極管相似，只是輸出電壓可編程和可調。廣泛應用于過壓和欠壓監測電路、窗口電壓監測電路、電源作為參考電壓源。

TL431 穩壓器引腳配置/引腳圖

TL431 穩壓器是一種三端并聯穩壓器，在汽車、軍事和商業的適用溫度范圍內具有一定的熱穩定性。TL431 穩壓器引腳配置/引腳圖如下圖所示。TL431穩壓二極管的原理圖符號如下圖所示。

TL431 示意圖

Pin1（參考）：用于設置齊納二極管的額定電壓

Pin2（Anode）：是等效齊納二極管的陽極端

Pin3（Cathode）：是等效齊納二極管的陰極端。

TL431 規格

該TL431規格或技術特點有：

它是一個齊納二極管，可編程

輸出電壓范圍為 2.5 伏至 36 伏

輸出電壓容差為 +-4%

輸出電流或灌電流范圍為 1 mA 至 100 mA

輸出阻抗為 0.22 歐姆

3 引腳 TL431 采用 To-92 封裝類型。8 引腳 TL431 采用 SOIC 和 PDIP 封裝。

工作溫度范圍為 -40°C 至 125°C

輸出噪聲低。

典型溫度漂移：6 mV (C temp) 和 14 mV (I Temp, Q temp)

在 25°C 時，參考電壓容差為 1%（A 級）、0.5%（B 級）、2%（標準級）

它的成本非常低。

電路圖/如何使用

TL431穩壓集成電路的電路圖如下圖所示。

TL431穩壓器電路圖

從上面的電路圖中，我們觀察到NPN 晶體管從同相端子上具有 2.5 伏精確參考電壓額定值的運算放大器偏置。晶體管的集電極連接到 TL431 IC 的陰極端子，晶體管的發射極端連接到 TL431 IC 的陽極端子。

現在考慮 TL431 穩壓器 IC 用作比較器。比較器的一側將具有 2.5 伏的精確電壓，而另一側則在參考端子的幫助下進行設置。此功能主要適用于SMPS（開關模式電源），因為 TL431 穩壓器 IC 可以將獲得的輸出電壓與所需的輸出電壓進行比較，并通過提供反饋路徑來控制開關頻率。為了隔離高壓部分，光耦合器通常與此電路設置一起使用。

現在讓我們學習一些使用主要電子元件TL431穩壓器的基本和簡單的電路。

精密參考電壓電路

使用TL431穩壓器的精密參考電壓電路的電路圖如下所示。它提供更好的溫度穩定性和巨大的輸出電流。為避免自激，在連接到容性負載時應仔細考慮 CL 的值。

精密電壓基準電路

可調穩壓電源

輸出電壓 Vo 的可調范圍在 2.6 伏和 36 伏之間。

輸出電壓 Vo 的表達式寫為，

Vo = Vref (1+R1/R2)

因為 Vref 設置為 2.5 伏

電路所能承受的電壓與（Vo-Vi）有關。如果電壓差很大，那么電阻消耗的功率就會增加。使用該穩壓二極管的可調穩壓電源的電路圖如下所示。

可調穩壓電源

電壓比較器

在此應用中，有效地使用了電壓 Vref = 2.5 伏特。TL431 穩壓二極管中存在的小內阻有助于非常輕松有效地跟蹤輸入和輸出波形。使用TL431穩壓二極管的電壓比較器電路圖如下圖所示。

電壓比較器電路圖

電壓監視器

利用穩壓器的傳遞特性來實際設計電壓監控器。在電壓上限和下限時，LED 功率、上電壓和下電壓分別為 (1+R1/R2) 和 (1+R3/R4)。下面的電路圖說明了使用 TL431 穩壓二極管的電壓監視器。

電壓監控電路

過壓保護電路

當輸入電壓 Vi 超過一定電壓時，穩壓器開始觸發。此時晶閘管導通，產生很大的瞬時電流。這有助于熔斷保險絲并保護后電路。在保護點，電壓將為 (1+R1/R2)Vref。使用 TL431 進行過壓保護的電路圖如下所示。

過壓保護電路

TL431 穩壓器的使用/應用

下面列出了 TL431 穩壓器的應用。

它用于 SMPS（開關模式電源）

用于隔離電源電路中。

用于具有集成基準的電壓比較器

用于電流調節電路。

用于精密參考電壓源電路

用于穩壓電源電路，可調

用于過壓保護電路

用于電壓監視器

用于恒流源電路

用于可控分流特性

需要更換齊納二極管時使用。

用于太陽能應用

用于監視器和電池充電器電路

替代的 TL431 穩壓器是齊納二極管和 TLV431、LM431 和 TS431L1 穩壓器的變體。

因此，這完全是關于TL431 穩壓器數據表的概述，其中包括 – 定義、規格、引腳配置/引腳圖、電路圖/如何使用以及在哪里使用/TL431 穩壓器應用。這里有一個問題要問您，“TL431 穩壓器的優勢是什么？“