【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1的電壓溫度系數(shù) aT= 30 106/℃ 即 (30PPm／ oC) ? （ 3）動(dòng)態(tài)阻抗低，典型值為 。 ? （ 4）輸出噪聲低。 ? （ 5）陰極工作電壓 UKA的允許范圍是 ～ 36V，極限值為 37V。陰極工作電流 IKA=1～ 100mA，極限值是150mA。其額定功率值與器件的封裝形式和環(huán)境溫度有關(guān)。以采用雙列直插式塑料封裝的 TL431CP為例，當(dāng)環(huán)境溫度TA=25℃ 時(shí)，其額定功率為 1000mW； TA＞ 25℃ 時(shí)則按 ／ ℃ 的規(guī)律遞減。 2． TL431的工作原理 ? TL431大多采用 DIP8或 TO92封裝形式，引腳排列分別如圖（ a）、（ b）所示。圖中， A（ ANODE）為陽(yáng)極，使用時(shí)需接地。 K（ CATHODE）為陰極，需經(jīng)限流電阻后接正電源。 UREF是輸出基準(zhǔn)電壓值的設(shè)定端，外接電阻分壓器。 NC為空腳。 TL431的等效電路如圖 (c)所示，主要包括四部分：①誤差放大器 A，其同相輸人端接取樣電壓 UREF，反相輸入端則接內(nèi)部 Uref，并且設(shè)計(jì)的 UREF=Uref；②內(nèi)部 （準(zhǔn)確值為 2． 495V）基準(zhǔn)電壓源 Uref；③ NPN型晶體管 VT，在電路中起調(diào)節(jié)負(fù)載電流的作用；④保護(hù) M極管 VD，能防止因 KA間電源極性接反而損壞芯片。 TL431的電路符號(hào)和基本接線(xiàn)如圖所示。它相當(dāng)于一只可調(diào)齊納穩(wěn)壓管，輸出電壓由外部精密電阻 R1和 R2來(lái)設(shè)定，有公式 ? R3是 IKA的限流電阻。選取 R3阻值的原則是，當(dāng)輸人電壓 Ui為最小值時(shí)必須保證 100mA≥IKA≥lmA，以便使 TL431能正常工作。 TL431的穩(wěn)壓原理 ? 當(dāng)由于某種原因致使 Uo升高時(shí)，取樣電壓UREF也隨之升高，使 UREF＞ Uref ，比較器輸出高電平，令 TT導(dǎo)通， Uo↓。反之，Uo↓→UREF↓→UREF＜ Uref→比較器再次翻轉(zhuǎn)，輸出變成低電平 →VT截止 →Uo↑。這樣循環(huán)下去，從動(dòng)態(tài)平衡的角度來(lái)看，就迫使 Uo趨于穩(wěn)定，達(dá)到了穩(wěn)壓目的，并且 UREF=Uref。 3． TL431的應(yīng)用技巧 ? TL431在單片開(kāi)關(guān)電源中的具體應(yīng)用詳見(jiàn)有關(guān)參考資料。這里介紹幾種特殊應(yīng)用。 1）三端固定式穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)可調(diào)輸出的電路 ? 將 7800系列三端固定式集成穩(wěn)壓器配上 TL431，即可實(shí)現(xiàn)可調(diào)電壓輸出，電路如圖所示。現(xiàn)將 TL431接在 7805型三端穩(wěn)壓器的公共端（ GND）與地之間，通過(guò)調(diào)節(jié) R1來(lái)改變輸出電壓值，此時(shí)仍用式計(jì)算 Uo值。需要說(shuō)明兩點(diǎn)：第一，因7805的靜態(tài)工作電流 Id為幾毫安至幾十毫安，并且從 GND端流出來(lái)，恰好可為 TL431提供合適的陰極電流 IKA，故 Ui與 TL431的陰極之間無(wú)須接限流電阻；第二， TL431能提升7805的 GND端電位，使 UGND=UKA，因此該穩(wěn)壓器的最低輸出電壓 Uomin= UREF + 5V=。最高輸入電壓 Uimax=， 7805的最高輸入電壓為 35V，其余 2． SV壓降由 TL431承受。 2） 5V、 ? TL431也可配 LM317型三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，構(gòu)成如圖 所示的 5V、 器。 TL431接于 LM317的調(diào)整端（ ADJ）與地之間。 R1和 R2均采用誤差為 177。 ％的精密金屬膜電阻。鑒于 LM317本身的靜態(tài)工作電流 Id=IADJ=50181。A171。1mA，無(wú)法給 TL431提供正常的陰極電流值，因此在電路中需增加 R3。 Uo經(jīng)過(guò) R3向 TL431供給的陰極電流 IKA應(yīng)大于 1mA，才能保證芯片正常工作。當(dāng) R3= 240Ω時(shí)， IKA≈5mA ＞ 1mA。 3）大電流并聯(lián)穩(wěn)壓器 ? 若將 TL431配以 PNP型功率管，還可構(gòu)成大電流并聯(lián)式穩(wěn)壓器，電路如圖所示。調(diào)整R1就能改變 Uo值。 4）簡(jiǎn)易 5V精密穩(wěn)壓器 ? 由 TL431和 NPN型功率管構(gòu)成的 5V串聯(lián)式精密穩(wěn)壓器電路，如圖所示。 5）電壓監(jiān)視器 ? 由兩片 TL431（ IC IC2）構(gòu)成的電壓監(jiān)視器電路如圖所示?，F(xiàn)利用發(fā)光二極管（ LED）作為電源電壓正常狀態(tài)的指示燈。電壓上限（ UH）和電壓下限（ UL）分別由下式確定 R3為 LED的限流電阻。 R4的阻值應(yīng)使 IC2的陰極電流大于 1mA。 IC1和 IC2可等效于兩只并聯(lián)式開(kāi)關(guān)。僅當(dāng)電源電壓正常，即 UH＞ Ui＞ UL時(shí)， LED發(fā)光，表示被監(jiān)視電壓 Ui符合規(guī)定。一旦 Ui＞ UH，出現(xiàn)過(guò)壓時(shí)， IC1就導(dǎo)通， UK1↓，使得 IC2截止， UK2↑， LED就因負(fù)極接高電位而停止發(fā)光。倘若 Ui ＜ UL，發(fā)生欠壓故障， IC1和 IC2就同時(shí)截止，仍使 LED熄滅。 6） TL431的其他應(yīng)用 ? 由 TL431構(gòu)成的延時(shí)指示器電路如圖 。該電路的延遲時(shí)間由下式確定 ? R1為定時(shí)電阻， C是定時(shí)電容。當(dāng)開(kāi)關(guān) S斷開(kāi)時(shí)，電源 E就經(jīng)過(guò) R1對(duì) C進(jìn)行充電，但此時(shí) UC ＜ ，故UK呈高電位，使 LED熄滅。隨著 UC不斷升高，一旦達(dá)到 ， UK就變成低電位，令 LED發(fā)光。因此，LED的熄滅時(shí)間就代表電路的延遲時(shí)間 t 。例如，當(dāng)E=12V、 R1=1MΩ、 C=，代入式（ ）計(jì)算出 t=23ms。若將 S閉合，電容 C就迅速放電，并為下次延時(shí)做好準(zhǔn)備。 TL431構(gòu)成的精密恒流源 ? RL是負(fù)載。恒定電流由下式確定 直流恒流源 ? 恒流源也稱(chēng)電流源或穩(wěn)流源。能夠向負(fù)載提供恒定電流的電源稱(chēng)作恒定電流源。理想的恒流源，其輸出電流值是絕對(duì)不變的。但實(shí)際的恒流源只能在一定的范圍內(nèi)（包括溫度范圍、輸入電壓范圍、負(fù)載變化范圍）保持輸出電流的穩(wěn)定性。 ? 恒流源與穩(wěn)壓源是穩(wěn)定電源中的兩大分支。與穩(wěn)壓源一樣，恒流源的應(yīng)用十分廣泛。 ? 目前，恒流源已被廣泛用于傳感技術(shù)、電子測(cè)量?jī)x器、現(xiàn)代通信、激光、超導(dǎo)等高新科技領(lǐng)域，發(fā)展前景良好。 一、恒流源的產(chǎn)品分類(lèi) ? 恒流源分通用型和專(zhuān)用型兩大類(lèi)。 ? 通用型恒流源是由通用型半導(dǎo)體器件或通用集成電路構(gòu)成的恒流源，其電路設(shè)計(jì)靈活多樣，但恒流源效果不太理想，有的外圍電路比較復(fù)雜。 ? 專(zhuān)用型恒流源則是由特種電真空器件、半導(dǎo)體器件或?qū)Ｓ眉呻娐窐?gòu)成的，它們具有恒流效果好，性能指標(biāo)高，外圍電路簡(jiǎn)單，便于制作、調(diào)試和維修、成本較低廉等優(yōu)點(diǎn)，是電子技術(shù)人員的優(yōu)選產(chǎn)品。 ? 專(zhuān)用恒流源發(fā)展迅速，早期采用電真空器件穩(wěn)流管，后來(lái)采用半導(dǎo)體恒流二極管（ CRD）、恒流三極管（ CRT），現(xiàn)已進(jìn)入集成恒流源全面發(fā)展的新時(shí)期。集成恒流源集單片集成化、最佳性能指標(biāo)、最簡(jiǎn)外圍電路等優(yōu)點(diǎn)于一身，它代表恒流源的發(fā)展方向。集成恒流源主要包括以下四種類(lèi)型：三端可調(diào)恒流源、四端可調(diào)恒流源、高壓集成恒流源、恒流源型集成溫度傳感器。 說(shuō)明 ? 第一，表中的穩(wěn)流管也稱(chēng)鎮(zhèn)流管，屬于電真空器件； ? 第二，恒流二極管的恒定電流是固定不變的；恒流三極管可在較小范圍（ ～ 7mA）連續(xù)調(diào)節(jié)恒定電流；三端可調(diào)恒流源能在較大范圍（ 5～ 500mA）內(nèi)精確調(diào)節(jié)恒定電流。四端可調(diào)恒流源的顯著特點(diǎn)是，它不僅能在極寬范圍（ 3181。A～）內(nèi)對(duì)恒定電流進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，而且能調(diào)節(jié)本身的電流溫度系數(shù)，使 aT為正、為負(fù)或等于零，這就極大地方便了用戶(hù)。 ? 第三，高壓集成恒流源的最高工作電壓可達(dá) 100～ 150V。第四， AD590、 HTS LM135／ 235／ 335均屬于集成溫度傳感器，但原理上它們等效于一個(gè)高內(nèi)阻且輸出電流與溫度成正比的恒流源，此外，某些基準(zhǔn)電壓源（如 LM134／ 234／334）也可作為集成溫度傳感器使用，構(gòu)成測(cè)溫儀表。 表 國(guó)內(nèi)外恒流管與集成恒流源典型產(chǎn)品的分類(lèi) 表 續(xù) 國(guó)內(nèi)外恒流管與集成恒流源典型產(chǎn)品的分類(lèi) ① 括號(hào)內(nèi)數(shù)字表示該系列產(chǎn)品共有多少種型號(hào)。 ② J8IB4為大 8腳電子管座； EC1為金屬殼封裝； S1為塑料封裝； DO7采用玻殼封裝。 二、可調(diào)式精密集成恒流源的應(yīng)用 ? 可調(diào)式精密集成恒流源是目前性能最優(yōu)良的集成化恒流源，特別適合于制作精密型恒流源。可廣泛用于傳感器的恒流供電電路、放大器、光一電轉(zhuǎn)換器、恒流充電器、基準(zhǔn)電壓源中。 ? 這類(lèi)恒流源按照引出端的數(shù)目，可分為三端、四端兩種器件。典型產(chǎn)品有 4DH1～ 4DH5（四端）、LM134／ 234／ 334（三端）、 3CR3H（三端）、HVC2（四端）。根據(jù)器件能承受電壓的高低，又可分成普通型、高壓型兩種。 3CR3H和 HVCZ均屬于高壓可調(diào)式集成恒流源。以 4DH系列可調(diào)式精密集成恒流源為例說(shuō)明它的應(yīng)用情況。 1．性能特點(diǎn) ? 國(guó)產(chǎn) 4DH系列可調(diào)式精密恒流源屬于四端雙極型集成電路。與恒流三極管相比，它具有以下特點(diǎn)： ? （ 1）恒定電流（ IH）的調(diào)節(jié)范圍非常寬。通過(guò)兩只外接電阻能夠大范圍地調(diào)節(jié) IH值，其最小值IHmin=3～ 5181。A，最大值 IHmax分別為 10mA、40mA、 100mA，個(gè)別管子甚至可達(dá) 。 ? （ 2）在調(diào)節(jié) IH的同時(shí)，還能調(diào)節(jié)電流溫度系數(shù)aT值，使之為正、為負(fù)或接近于零。調(diào)節(jié)范圍是177。 0． 2％／ oC。 ? （ 3）盡管它屬于四端器件，但外接兩只電阻后就變換成兩端器件，因此使用簡(jiǎn)便。 ? （ 4）功耗低，輸出電流大，電源利用率高。 4DH系列 ? 共包括五種型號(hào)： 4DH1， 4DH2， 4DH3， 4DH4， 4DH5。它們采用B— 2或 F— 2封裝 （ a）電路符號(hào) （ b） 4DH1和 4DH5 （ c） 4DH2和 4DH3 ? 圖 4DH系列可調(diào)式集成恒流源電路符號(hào)與接線(xiàn) ? RSET1和 RSET2為外接設(shè)定電阻，改變兩者的電阻比即可調(diào)節(jié)電流溫度系數(shù)。需要指出，對(duì)于不同型號(hào)的產(chǎn)品，其內(nèi)部電路不同，引腳排列順序及接線(xiàn)方式也不盡相同。 表 4DH系列產(chǎn)品的主要參數(shù) ① 4DH2的動(dòng)態(tài)阻抗為 ～ 10MΩ， 4DH3的動(dòng)態(tài)阻抗是 50～ 200kΩ。 4DH系列的恒定電流由下式確定 式中的 k k2 為具有量綱的常數(shù)。若 kl、 k2 的單位取 mV，電阻的單位為 Ω，則IH用 mA來(lái)表示。對(duì)于 4DH1而言，公式為 此時(shí)，電流溫度系數(shù) aT≈0。 對(duì)于 4DH5，公式變成 當(dāng) RSET1／ RSET2=， 4DH5的電流溫度系數(shù) aT≈0。 2．應(yīng)用電路 ? 1）紅外發(fā)射管的恒流供電 ? 紅外光測(cè)量?jī)x