1977年,德州仪器公司推出了TL431稳压二极管,其工作原理与齐纳二极管类似。它是一个3端双极晶体管,相当于一个理想的n型晶体管,没有磁滞损耗。它是一个可调节的并联电压调节器。TL431调节器的等效系列为ATL431、TL432、LM431、KS431、TS431和142EH19调节器。


这些调节器电路的功能相似,只是它们的尺寸、精度、布局、工作电流和速度特性不同。它是一个8引脚调节器,可用于TO-92封装类型。本文给出了TL431调节器工作的所有细节,电路简单。

什么是TL431调节器?

TL431稳压器是一种可调精密型并联电压调节器集成电路。通过改变连接的电阻器的值,可以对输出电压进行编程。因此,它被称为可编程分流调节器。除了额定电压是可编程的之外,该IC的工作原理几乎类似于齐纳二极管。

它也被称为可调齐纳二极管。它主要用于电路中提供正电压参考或负电压参考。其成本低,并且通常用作隔离电源电路中的参考电压提供器。TL431调节器芯片如下图所示

Pin Configuration of TL431 Regulator
TL431调节器引脚配置

它是一种3端子并联电压调节器二极管集成电路,可在To-92封装类型中使用。连接到IC参考端子的电阻分压器经过调整,将输出额定电压从2.5伏更改为36伏。工作电流范围从1 mA到100 mA,典型阻抗值为0.22欧姆。

它在较宽的工作温度范围内提供稳定的性能。在各种应用中,当需要更换齐纳二极管时使用它,因为它的工作原理几乎与齐纳二极管相似,只是输出电压是可编程和可调的。它被广泛用于过电压和欠电压监测电路、窗口电压监测电路以及作为参考电压源的电源。

TL431调节器引脚配置/引脚图

TL431调节器是一种三端并联调节器,在汽车、军事和商业的适用温度范围内具有一定的热稳定性。TL431调节器引脚配置/引脚图如下图所示。TL431调节器二极管的示意符号如下图所示。

Schematic Symbol of TL431
TL431的原理图符号
  • 引脚1(参考):用于设置齐纳二极管的额定电压
  • 引脚2(阳极):它是等效齐纳二极管的阳极端子
  • 引脚3(阴极):它是等效齐纳二极管的阴极端子。

TL431规格

这个TL431规范或技术特征如下所示,

  • 它是一个可编程的齐纳二极管
  • 输出电压范围为2.5伏至36伏
  • 输出电压公差为+-4%
  • 输出电流或吸收电流范围从1 mA到100 mA
  • 输出阻抗为0.22欧姆
  • 3引脚TL431有To-92封装类型。8引脚TL431可提供SOIC和PDIP封装。
  • 工作温度范围为-40°C至125°C
  • 输出噪音低。
  • 典型的温度漂移:6 mV(C温度)和14 mV(I温度、Q温度)
  • 在25°C时,参考电压公差为1%(A级)、0.5%(B级)、2%(标准级)
  • 它的成本很低。

电路图/如何使用

TL431稳压器集成电路的电路图如下图所示。

Circuit Diagram of TL431 Regulator
TL431调节器电路图

从上面的电路图中,我们观察到NPN晶体管是从运算放大器偏置的,在非反相端子上具有2.5伏的精确参考电压额定值。晶体管的集电极端子连接到TL431 IC的阴极端子,晶体管的发射极端子连接到TL 431 IC的阳极端子。

现在考虑一下TL431调节器IC作为比较器工作。比较器的一侧将具有2.5伏的精确电压,另一侧在参考端子的帮助下进行设置。这一特征主要适用于SMPS(开关模式电源),因为TL431调节器IC可以将获得的输出电压与期望的输出电压进行比较,并通过提供反馈路径来控制开关的频率。为了隔离高压部分,光耦通常与此电路设置一起使用。

现在,让我们学习一些使用主要电子元件TL431调节器的基本和简单电路。

精密参考电压电路

使用TL431调节器的精密参考电压电路的电路图如下所示。它提供了更好的温度稳定性和巨大的输出电流。为了避免自激,在连接电容性负载时应仔细考虑CL的值。

Precision Voltage Reference Circuit
精密电压参考电路

可调稳压电源

输出电压Vo的可调节范围在2.6伏和36伏之间。

输出电压Vo的表达式被写成,

Vo=Vref(1+R1/R2)

由于Vref被设置为2.5伏

电路能够承受的电压与(Vo-Vi)有关。如果存在较大的电压差,则电阻器消耗的功率会增加。使用该稳压二极管的可调稳压电源的电路图如下所示。

Adjustable Regulated Power Supply
可调稳压电源

电压比较器

在该应用中,有效地使用了电压Vref=2.5伏。TL431调节器二极管中存在的小内阻有助于非常容易和有效地跟踪输入和输出波形。使用TL431调节二极管的电压比较器的电路图如下图所示。

Voltage Comparator Circuit Diagram
电压比较器电路图

电压监测器

利用调节器的传递特性设计了一种实用的电压监测器。在电压上限和下限,LED功率、上限和下限电压将分别为(1+R1/R2)和(1+R3/R4)。下面的电路图说明了使用TL431调节二极管的电压监测器。

Voltage Monitor Circuit
电压监视器电路

过电压保护电路

当输入电压Vi超过一定电压时,调节器开始触发。此时,晶闸管导通以产生大的瞬时电流。这有助于熔断保险丝并保护后部电路。在保护点处,电压将为(1+R1/R2)Vref。下面显示了使用TL431进行过电压保护的电路图。

Over Voltage Protection Circuit
过电压保护电路

TL431调节器在何处使用/应用

这个TL431调节器的应用如下所列。

  • 它用于SMPS(开关模式电源)
  • 它用于隔离电源的电路中。
  • 用于集成参考电压比较器
  • 用于电流调节电路。
  • 用于精密参考电压源电路
  • 用于可调节的稳压电源电路
  • 用于过电压保护电路
  • 用于电压监测器
  • 用于恒流源电路
  • 用于可控分流特性
  • 当需要更换齐纳二极管时使用。
  • 用于太阳能应用
  • 用于监视器和蓄电池充电器电路

替代TL431调节器是齐纳二极管和TLV431、LM431和TS431L1调节器的变体。

因此,这一切都是关于TL431调节器数据表的概述,其中包括定义、规格、引脚配置/引脚图、电路图/如何使用以及在哪里使用/TL431调节器应用。这里有一个问题要问你,“TL431调节器的优点是什么?”