TL431是一種常用的三端穩(wěn)壓器，它具有高精度、低漏電流、較低的輸出雜波和較高的電壓精度等特點(diǎn)。而恒流源電路是一種能夠在一定負(fù)載范圍內(nèi)產(chǎn)生恒定電流輸出的電路。將TL431用于恒流源電路中，則可以構(gòu)成一種簡(jiǎn)單、可靠、低成本的恒流源電路。但是，對(duì)于TL431恒流源電路而言，電流對(duì)其也有一定的要求，下面我們來詳細(xì)了解一下。

　　TL431內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　該器件的符號(hào)如圖1，三個(gè)引腳分別為：陰極(CATHODE)、陽(yáng)極(ANODE)和參考端(REF)，參考電壓為2.5V。

　　由內(nèi)部電路圖

　　一、TL431恒流源電路原理

　　TL431是一種基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器，它的工作基于反饋原理，可以根據(jù)輸入電壓的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的穩(wěn)定控制。當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，TL431會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)其輸出電阻來保持輸出電壓不變。

　　恒流源電路則是在TL431穩(wěn)壓器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)恒流輸出的電路，其原理圖如下所示：

在電路中，通過調(diào)節(jié)R1的電阻值，可以控制輸出的恒定電流值。具體的電路原理如下：

　　1.輸入電壓Uin進(jìn)入電路，經(jīng)過去耦電容C1濾波，去除高頻噪聲。

　　2.TL431穩(wěn)壓器對(duì)輸入電壓進(jìn)行穩(wěn)壓，產(chǎn)生一個(gè)參考電壓Vref。根據(jù)反饋原理，通過調(diào)節(jié)TL431的輸出電阻，可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓和電流的穩(wěn)定控制。

　　3.通過R1電阻和R2電阻的串聯(lián)，產(chǎn)生參考電流Iref，它被送到TL431的參考端口。

　　4.TL431會(huì)將參考電流與外部電路中的電流進(jìn)行比較，將參考電流調(diào)整為和外部電路中的電流相等，從而實(shí)現(xiàn)恒流輸出的控制。

　　因此，通過調(diào)節(jié)電路中的電阻，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的恒定電流值的調(diào)節(jié)。

　　二、對(duì)電流的要求

　　對(duì)于TL431恒流源電路而言，電流對(duì)其有以下要求：

　　1.輸出電流范圍

　　在選擇TL431時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的電流要求選擇合適的型號(hào)。TL431的輸出電流范圍是0.1mA-100mA，因此，恒流源電路的輸出電流范圍也應(yīng)該在這個(gè)范圍內(nèi)。

　　2.輸入電源電壓

　　在使用TL431恒流源電路時(shí)，需要注意其輸入電源電壓的范圍，一般情況下，輸入電源電壓應(yīng)該滿足TL431的工作電壓范圍，即2.5V-36V。

　　3.電源電流

　　在使用TL431恒流源電路時(shí)，需要注意其電源電流的要求。電源需要提供穩(wěn)定的電流，以保證電路的正常工作。

　　4.負(fù)載能力

　　在使用TL431恒流源電路時(shí)，還需要注意其負(fù)載能力的要求。電路需要能夠適應(yīng)一定范圍內(nèi)的負(fù)載變化，否則會(huì)導(dǎo)致電路不穩(wěn)定或者輸出電流不準(zhǔn)確。

　　總之，對(duì)于TL431恒流源電路而言，不僅需要注意電路設(shè)計(jì)中的電阻值、電容值、電源等相關(guān)參數(shù)的選擇，還需要考慮電路的可靠性、穩(wěn)定性、負(fù)載能力等，盡可能地實(shí)現(xiàn)恒流輸出的精確性和穩(wěn)定性。同時(shí)，需要注意電路在工作過程中的溫度變化和去耦電容等外部元器件對(duì)電路的影響，保證電路的正常工作穩(wěn)定性。

　　TL431常用應(yīng)用電路

　　1、并聯(lián)穩(wěn)壓器

　　這是431用得最多的電路，輸出電壓Vout=(1+R1/R2)Vref。選擇不同的R1和R2的值可以得到從2.5V到36V范圍內(nèi)的任意電壓輸出，特別地，當(dāng)R1=R2時(shí)，VO=5V。由于參考極輸入用的是射極跟隨器，因此具有很高的輸入阻抗，而輸入電流很小。

　　對(duì)于此電路，基本分析步驟為：

　　1)確定穩(wěn)壓電壓

　　2)確定負(fù)載最大電流

　　3)根據(jù)輸入電壓Vin、穩(wěn)壓電壓，限流電阻R確認(rèn)TL431的工作電流(1mA~100mA)

　　4)算出限流電阻R的功率，P=(Vin-Vout)*(Vin-Vout)/R，選擇合適的電阻R

　　例如輸入電壓12V，輸出電壓為3.3V，根據(jù)TL431的Ref引腳只需要uA級(jí)的電流就看實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，因此R1和R2可選擇K級(jí)電阻，K1這里選擇15K，那么K2為47K，輸出電壓3.297V;

　　負(fù)載電流Iout假設(shè)是30mA，流過TL431的電流IKA可以按照最小值1mA計(jì)算，那么輸入電流Iin=Iout+IKA=31mA，那么電流電阻R≤(Vin-Vout)/Iin≈280Ω，可以取220歐姆，此時(shí)電阻功率P≈344mW，電阻可取3/4W的2010封裝貼片電阻。注意TL431的耗散功率，一般是350mW左右，即PD≥Iout*Vout。此種穩(wěn)壓器功率較小，一般只用作基準(zhǔn)電源，適合于寬輸入電壓或存在大的輸入電壓瞬變場(chǎng)合。

　　2、串聯(lián)穩(wěn)壓器

　　串聯(lián)穩(wěn)壓器可以說是并聯(lián)穩(wěn)壓器的擴(kuò)充，但是電流可以輸出很大(如果用大電流的復(fù)合管)，但是輸出電壓公式一樣的，Vout=(1+R1/R2)Vref，注意輸出最小值Vout(min)=Vref+Vbe。

　　R為TL431提供工作電流同時(shí)也為晶體管Q提供基極電流，C1起到補(bǔ)償作用，TL431耗散功率PD=Vout*(Iout/β)，其中β為晶體管放大倍數(shù)。這種基準(zhǔn)電源適合于負(fù)載電流變化，電源電流和負(fù)載電流同時(shí)減小或者需要對(duì)基準(zhǔn)源進(jìn)行休眠或關(guān)斷的場(chǎng)合。

　　3、并聯(lián)擴(kuò)流穩(wěn)壓電路

　　并聯(lián)擴(kuò)流穩(wěn)壓電路是在基本的并聯(lián)穩(wěn)壓電路基礎(chǔ)上修改而來，通過增加三極管，三極管的發(fā)射極連接到輸出電壓端，利用三極管的放大狀態(tài)，使其具有擴(kuò)流作用。

　　4、比較器

　　利用EL431的基準(zhǔn)電壓Vref可以設(shè)計(jì)帶溫補(bǔ)電壓基準(zhǔn)的單電源比較器，其中Vth=Vref，當(dāng)Vin0;當(dāng)Vin>Vref時(shí)，Vout≌2V。

　　5、恒流源

　　由于Vref端的電壓始終穩(wěn)定在2.5V，那么接在REF端和地間的電阻中流過的電流就應(yīng)是恒定的。利用這個(gè)特點(diǎn)，可以將TL431設(shè)計(jì)出精密的恒流源。恒流電流I=Vref/R1。

　　6、用作開關(guān)電源的誤差放大器

　　在開關(guān)電源當(dāng)中我們經(jīng)常看見這樣的反饋電路，以TL431構(gòu)成誤差放大器，以光耦進(jìn)行原副邊隔離的電路結(jié)構(gòu)。R3和R5決定輸出電壓大小，C4和R6構(gòu)成補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)輸出電壓有變化，最終導(dǎo)致光耦輸入端二極管電流變化，從而控制電源芯片開關(guān)管通斷頻率，使輸出電壓保持不變。