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小型开关稳压电源原理与设计 By:shui 可调式精密并联稳压器TL431 　　TL431是由美国德州仪器（TI）和摩托罗拉公司生产的2.5～36V可调式精密并联稳压器。其性能优良，价格低廉，该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，可广泛用于单片精密开关电源或精密线性稳压电源中，在很多应用中可以用它代替齐纳二极管。此外，TL431还能构成电压比较器、电源电压监视器、延时电路、精密恒流源等。 　　TL431大多采用DIP-8或TO-92封装形式，引脚排列分别如图1所示。3?个引脚分别为：阴极（CATHODE）、阳极（ANODE）和参考端（REF）。图中，A为阳极，使用时需接地；K为阴极，需经限流电阻接正电源；UREF是输出电压UO的设定端，外接电阻分压器；NC为空脚。 　　由TL431的等效电路图可以看到，Uref是一个内部的2.5V?基准源，接在运放的反相输入端。由运放的特性可知，只有当REF?端（同相端）的电压非常接近Uref（2.5V）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF?端电压的微小变化，通过三极管VT的电流将从1?到100mA?变化。当然，该图绝不是TL431?的实际内部结构，所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431?的电路时，这个模块图对开启思路，理解电路都是很有帮助的。 　　前面提到TL431?的内部含有一个2.5V?的基准电压，所以当在REF?端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图2?所示的电路，当R1?和R2?的阻值确定时，两者对Vo?的分压引入反馈，若Vo?增大，反馈量增大，TL431?的分流也就增加，从而又导致Vo?下降。显见，这个深度的负反馈电路必然在Uref等于基准电压处稳定，此时?Vo=(1+R1/R2)Vref。 　　选择不同的R1?和R2?的值可以得到从2.5V?到36V?范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2?时，Vo=5V。需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431?工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1?mA?。 具体工作原理：当输入电压增大，输出电压增大导致了输出采样增大，这时内部电路通过调整使得流过自身的电流增大，这也就使得流过限流电阻的电流增大，这样限流电阻的压降增大，而输出电压等于输入电压减限流电阻压降，输入电压增大与限流电阻压降增大使得输出电压减小 ，实现稳压。 通用光电耦合器PC817 特点: 　1.?电流传输比?CTR:IF=5mA,VCE=5V时最小值为?50% 　2.?输入和输出之间的隔绝电压高Viso(rms):5.0?KV 　　普通光电耦合器只能传输数字信号（开关信号），不适合传输模拟信号。线性光电耦合器是一种新型的光电隔离器件，能够传输连续变化的模拟电压或电流信号，这样随着输入信号的强弱变化会产生相应的光信号，从而使光敏晶体管的导通程度也不同，输出的电压或电流也随之不同。 　　PC817光电耦合器不但可以起到反馈作用还可以起到隔离作用。其内部框图如图所示。 PC817的基本参数如下表：  当PC817?二极管正向电流If?在3mA?左右时，三极管的集射电流Ice?在4mA左右变化，而且集射电压Vce?在很宽的范围内线性变化。符合控制要求。因此可以确定选PC817?二极管正向电流If?为3mA。再看TL431的要求。从TL431?的技术参数知，Vka?在2.5V－37V?变化时，Ika?可以在从1mA?到100mA?以内很大范围里变化，一般选20mA?即可，既可以稳定工作，又能提供一部分死负载。因此只选3-5mA左右就可以了。 　　确定了上面几个关系后，那几个电阻的值就好确定了。根据TL431?的性能，R11、R13、Vo、Vr有固定的关系：Vo=(1+?R11/R13)?Vr 式中，Vo?为输出电压，Vr?为参考电压，Vr＝2.50V，先取R13?值，例如R13＝10k，根据Vo?的值就可以算出R11?了。 　　再来确定R6?和R17。由前所述，PC817?的If?取3mA，先取R6?的值为470Ω，则其上的压降为Vr6＝If*?R6,由PC817?技术手册知，其二极管的正向压降Vf?典型值为1.2V，则可以确定R17?上的压降Vr17＝Vr17+Vf，又知流过R17?的电流Ir17＝Ika－If，因此R17?的值可以计算出来：?R17=Vr17/?Ir17=?(Vr6+Vf)/(?Ika－If) 　　根据以上计算可以知道TL431?的阴极电压值Vka，Vka＝Vo’－Vr17，式中Vo’取值比Vo?大0.1－0.2V?即可。? 　　举一个例子，Vo＝15V,取R13=10k，R11＝（Vo/Vr-1）R13