【正文】 TL431 應(yīng)用所注意的事項 1. 首先，應(yīng)該注意電流的問題：通常情況下，流過 TL431 電路的最小電流至少應(yīng)該大于1mA，否則就會失去穩(wěn)壓的特性，最大的電流不宜超過 100mA，否則會毀壞 TL431。 kV 升高，則 4R 兩端的電壓大于 V2 的導(dǎo)通電壓，使其發(fā)光。此時的電壓 kV 為 2V， 4R 兩端的電壓就會因小于 V2 的導(dǎo)通電壓，V2 就會熄滅， V2 為紅色的發(fā)光二極管。 ??VRR )1( 21??R71kR61kV C CR81kU5T L4 31iViV0V?? 30 圖 電壓監(jiān)視器 圖 中的 TL431 用于電壓比較電路，它的內(nèi)部基準電壓 REFV 是作為比較器的電壓，調(diào)節(jié)電位器 pR 可適用于不同的電壓電池組。因此電路的輸入與輸出的波形跟蹤情況良好。當(dāng) VRRVi )1( 21???時， TL431 就截止，且 oV = ccV 。 電壓比較器電路 下圖是一個典型的利用 TL431 特性構(gòu)成的電壓比較器電路。此電路適用于灌電流負載，電阻 R5 為晶體管和 TL431 提供偏置電流。 如下圖 所示，由于 TL431 的典型溫度系數(shù)為 50ppm/ C? ，因此輸出的恒流 溫度特性要比普通的鏡像恒流源或者恒流二極管好很多。因此當(dāng)參考端和地之間的電阻恒定時，流過電阻的電流就會恒定。若把 R1 短路， R2開路，即把 R3 端與 K（陰極）相連接，此時的輸出電壓 Vo=，最適合用于 ADC或者其它的 DVM 作基準電壓源。顯而易見，這個深度負反饋必然會在參考點的電壓等于基準電壓時處于穩(wěn)定，輸出電壓 RE Fo VRRV )1( 21?? ，當(dāng)選擇不同的 R 時，輸出電壓就會從 36V之間變化，圖中的 R3 為限流電阻。因此，在直流電源中可以作為高精度、低溫漂的可調(diào)基準電壓，也可以取代一般的串聯(lián)基準穩(wěn)壓器作為開關(guān)穩(wěn)壓 器的基準和誤差放大部分。達林頓管連接常常參照共集 — 共集和共集 — 共射連接。二是因為 Q1 的集電極 — 基極電容有輸入端連接到輸出端，增大了輸入電容。當(dāng)用于共射放大器時，除了 Q1 的集電極連接于 輸出端而替代電源外，其與共集— 共射連接很是相似。三端的復(fù)合晶體管可用于代替單獨的共射、共集、共基組態(tài)的放大器。 如下圖達林頓組態(tài)，它成為雙管復(fù)合組態(tài)，兩個管子的集電極相連，第一個管子的射極驅(qū)動第二個管子的基極。 達林頓管的介紹 達林頓管又稱為復(fù)合管，它是將二支三極管適當(dāng)?shù)慕釉谝黄穑瑏斫M成新的管子，等效的三極管放大倍數(shù)為 ? （ 21?? ）兩者之積，用于提高雙極型晶體管的電流增益。 圖 鏡像電流源 由于 Q2 管對 Q1 管具有溫度補償作用， 2CI 的 溫度穩(wěn)定性也較好，但是基準電流受R VVR VVVIII EEccEEBEccR E FC ???????? )(20V C CQ 1Q 2RI c 1 I c 2 26 電源變化的影響較大，故要求電源十分的穩(wěn)定。利用 PN 結(jié)的電流方程，可以得到： )ln(21320 cctc IIRVII ?? ， 其中 tV 是熱電壓，qkTVt ?。即： )ln())((12323 RRRRqkTVV BEREF ?? 因為 2cI 可以由下式確定， 2221 RIVVV EBEBEBE ???? ，2220 EBEec RVIII ???? ,利用兩管的基極 — 射極之間的電壓 BEV? （約幾十毫伏）可以控制輸出電流 2cI 的大小。 T L4 31 24 它的等效功能框圖如下所示， 圖 TL431 的等效功能圖 由一個 ，一個電壓比較器和一個輸出開關(guān)管等組成， 參考端的 R 輸出電壓與 ，如果 R 端口的電壓超過 ，那么TL431立即導(dǎo)通，因為 R端口控制的電壓誤差為 1%，因此 R端能夠較為精確的控制 TL431的導(dǎo)通與截止。其中 V V V V11 構(gòu)成了放大電路； V V V V9 構(gòu)成了基本的穩(wěn)壓基準； V V6 構(gòu)成鏡像電路，起直流移位的作用；兩個電容起穩(wěn)壓和補償?shù)淖饔?；二極管起保護電路的作用。 TL431 有兩種封裝方式：一種為 T092 封裝，它的外型和小功率的塑封三極管一樣；另外一種為雙列直插 8 腳塑封結(jié)構(gòu)。其中， K 為控制端口， A 為接地端口， R為取樣端口。由于 TL431 與其它器件的巧妙連接，還可以制造出其它的功能實現(xiàn)電路。在集成塊內(nèi)部有一個 ，通過兩只外接電阻，其穩(wěn)壓值可以在 至 36V之間連續(xù)可調(diào)，輸出的電流可以達 100mA?？?以從電路的符號的畫法可知，其陰極與陽極之間的輸出電壓是由參考極決定的。具體如下圖： 圖 TL431 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 TL431 的工作原理與參數(shù) TL431 是美國德州儀器公司開發(fā)的一個三端式集成電路，屬于可調(diào)式穩(wěn)壓器，它Q6R98 00C12 0p fR 111 0kD2Q3Q2Q72 0p fC2R61kD1R47 . 2 kR74kQ9Q 1 0R23 . 2 8 kR58 00R88 00Q 1 1R32 . 4 kR 101 50Q1Q5Q4 Q8 23 也可以稱為三端式并聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓管?，F(xiàn)在 TL431 已經(jīng)成為用途非常廣泛，知名度相當(dāng)高的通用集成電路之一，越來越受到電路設(shè)計者的親睞。集成電路 TL431 繼續(xù)發(fā)揮著它獨特的作用，它使用方便，可以用于線性穩(wěn)壓電源，它激勵型穩(wěn)壓電源，自激型穩(wěn)壓電源中。該芯片猶如上個世紀 70 年代生產(chǎn)設(shè)計的 555 芯片一樣，質(zhì)優(yōu)價廉，參數(shù)性能良好，性能穩(wěn)定可靠，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。從以上的討論中，我們可以看出，在雙極型的電路中，基極 — 射極的壓降是個很重要的參數(shù)，它隨著溫度的變化而變化明顯，帶隙基準源就是運用合理的電路設(shè)計，通過補償 BEV 隨著溫度變化而對輸出電壓的影響，來獲取接近零溫度系數(shù)的基準源。對于雙極型的二管帶隙基準源，和三管的類似，可以通過有效的控制發(fā)射極面積比例和電阻的比值ccoutoutinccT VIRIIVV ???? ? 2lnccoutccoutoutinccinoutinoutT VIRVIIIVIIIIV ???????? 22 )1)((ccinino u tTo u tcco u t VIIIVRIVI ?????? ]1 1[ 2incco u tccIVToutccininccToutIV SVRIVIIVVRIS??????????????????????????????22 1111261 3 711 ??????mVmVVIIVScco u to u tccIV outcc 21 關(guān)系來獲得零溫度系數(shù)的基準源。 通過以上的介紹，了解到對于雙極型三管能隙基準源，在選定的溫度為 0T 后，只要適當(dāng)?shù)脑O(shè)計電阻和飽和電流的比例，就可以使得在該溫 度下基準電壓的溫度系數(shù)接近為 0，這種基準電壓的值接近于材料的能隙電壓 0gV ，所以稱其為帶隙基準。 本章小結(jié) 本章內(nèi)容首先具體介紹了直接采用電阻和晶體管分壓的基準電壓源，然后介紹了有源器件和電阻串聯(lián)所組成的基準電壓源，接下來介紹了雙極型三管帶隙基準源、雙極型二管帶隙基準源。 為了確定輸出的電流 outI 對于輸入電壓的敏感度，可以將式（ ）對 ccV 做微分，可以得RVVII onBEccinout )(???xyyxxx yyS xyx ?????? ?? 0limsupsupsup VIIVS outoutIVout ???1sup ?outIVS2ln RIIIV outoutinT ? 20 到； （ ） 微分后，得： （ ） 解方程得 ccout VI ?? 為 （ ） 將式（ ）代入式子（ ）得到 （ ） 如果 )(onBEcc VV ?? ，則 1RVI ccin ? ，且 inI 對于 ccV 的敏感度是一定的。因此，這種電路就不能夠用于那種很重視敏感系數(shù)的場合。在描述電路中的變量 y 對于參數(shù) x 的敏感度，我們定義如下： （ ） 將式子（ ）應(yīng)用于計算輸出的電流對于電源電壓的敏感度，這種微小的變化可以得到， （ ） 輸入的電壓 supV 在雙極型的電路中，被稱作 ccV ，而在 MOS 電路中被稱作為 DDV 。 有一種方法可以測試偏置電路這方面的性能，即通過測試電源電壓的細小變化而引起的偏置電流的細小變化。 對電源不敏感的偏置 回到圖 中的簡單的鏡像電 流源，將輸入的鏡像電流源用電阻代替，并且忽略了有限的 F? 和 AV 的影響，那么可以得到輸出電流為， （ ） 假如 ccV 遠遠的大于 )(onBEV ，這個電路的缺點，就是輸出的電流與電源電壓成一定的比例。換而言之，熱電壓就是為了用來抵消基極 — 發(fā)射極電壓對溫度的線性的)ln1)(( 00 TTVVV Tgout ???? ??)(000 ?? ???? TgTTout VVV0025 TgCTTout VVV ?????VVVV CTTout )( ??????)(l n)()()]ln1)(([1 00 TTVVVVTTVTdTdV TTTou t ?????? ???????T TTT TTTT ????? 000 )1ln(ln)()( 0 T TTVVdTdV Tout ??? ?? 19 變化關(guān)系。因此可以得到這樣一個結(jié)論：輸出電壓是加權(quán)的熱電壓和基極 — 發(fā)射極電壓的和。于此類推，在 0TT? 時斜率為負。將式子（ ）對溫度求導(dǎo)數(shù)，得 （ ） 等式（ ）以溫度的函數(shù)給出了輸出的變化曲線。把式子（ ）直接代入 （ ），可以得到更加便于理解的結(jié)果， （ ） 根據(jù)上式，我們可以得到，與溫度有關(guān)的輸出電壓完全會由一個參數(shù) 0T 來表述，同時 0T是由常數(shù) M， E 和 G 來決定的。將方程式（ ）整理得， () )e x p ( 032 Tgi VVDTn ??)e xpln( 0)( TgrTonBE VVEITVV ??nr ??4?GTI?? ?)l n (ln)(0)( EGTVVV TgonBE ???? ??TonBEout MVVV ?? )()]l n ([ln)(0 EGMVTVVV TTgo u t ????? ??)(ln)()]l n([0 0 000 00 00 ???? ??????? ? TVTTVEGMTVdTdV TTTTTout)(ln)()]l n ([ 0 ???? ????? TEGM 18 如此，該等式給出了如果要達到溫度系數(shù)為 0 時的電路參數(shù) M， ? 和 G 的器件參數(shù) E 和? 的表達式。因此，如果要使輸出電壓 outV 與溫度無關(guān)，那么需求輸出電壓 outV 對溫度的導(dǎo)數(shù)來找到使得溫度系數(shù) FTC 為 0 的 G， ? 和 M 的值。我們暫時的假設(shè)隨著溫度的變 化是已知的并且可以寫成下面的式子， （ ）