电源设计的关键一环：萨瑞微电子三端可调式精密并联稳压器TL431让您的产品更稳更强

萨瑞微电子TL431是一种三端可调式精密并联稳压器，也被称为可调式精密基准电压源。它的主要功能是提供一个稳定、精确且可调的参考电压，常用于电源稳压、过压保护、恒流源、基准电压源等电路中。

在适用的汽车级、商用级和军用级温度范围内均可满足规定的热稳定性。可以通过两个外部电阻器将输出电压设置为介于 Vref（约为2.5V）和36V之间的任意值。其输出阻抗典型值均为0.2Ω。此类器件的有源输出电路具有非常明显的导通特性，因此非常适合用于替代许多应用中的齐纳二极管，例如板载稳压器、可调节电源和开关电源。

TL431功能引脚图解

TL431有三个引脚，分别是：

阴极（Cathode，K）

阳极（Anode，A）

参考端（Reference，REF）

引脚功能：

阴极（K）： 电流从阴极流出，起控制作用。

阳极（A）： 电流从阳极流入，连接到电路的负极或地。

参考端（REF）： 用于调整输出电压，通过连接外部电阻网络来设定所需的输出电压。

TL431 CAD模型

TL431内部电路图

可以看出，它由多极放大电路、偏置电路、补偿和保护电路组成，其中晶体管V1构成输入极，V3、V4、V5构成稳压基准，V7和V8组成的镜像恒流源与V6、V9构成差分放大器作中间级，V10、V11形成复合管，构成输出，其它一些电阻、电容、二级管分别起偏置、补偿和保护作用，在原理上它是一个单端输入、单端输出直流放大器。

TL431电路符号

TL431封装封装

TL431 PCB 3D模型

TL431工作原理详解

基本原理：

TL431的工作原理类似于一个可调节的齐纳二极管。它内部包含一个精密的2.5V基准电压源和一个运算放大器。当基准端（REF）电压达到2.5V时，运算放大器控制阴极（K）导通，使阴极和阳极之间产生电流，从而稳定输出电压。

电压设定公式：

通过外部分压电阻R1和R2，可以设定TL431的输出电压VOUT：

VOUT=VREF×（1+R2R1）+IREF×R1

VREF：内部基准电压，典型值为2.5V。

IREF：基准端的偏置电流，通常很小，可忽略。

工作过程：

初始状态：当电路加电后，TL431尚未导通，阴极和阳极之间无电流。

电压建立：通过外部电阻分压，REF电压开始上升。

导通条件：当REF电压达到2.5V，内部运算放大器使阴极导通。

稳压过程：TL431调节阴极电流，使REF电压稳定在2.5V，从而稳定输出电压。

所以TL431的工作原理是：

当输入电压增加时，输出电压增加，输出采样增加。这时，内部电路被调整以增加流过自身的电流，这也增加了电流限制电路。结果，限流电阻的电压降增加，输出电压等于输入电压减去限流电阻，压降的增加导致输出电压下降。从而实现电压调节。

TL431 好坏怎么测量?

外观检查

仔细观察TL431的封装是否完好，有无明显氧化、变色，引脚是否完整且连接正确。

万用表测量电阻

使用指针式万用表的Rx1k挡或数字万用表的二极管档，将表笔与TL431的三个引脚两两进行正、反向检测。

正常情况下，红表笔接阳极A，黑表笔接阴极K，阻值应为无穷大，对调表笔测量应在几千欧姆；红表笔接参考极R，黑表笔接阴极K，阻值应为无穷大，对调表笔测量应在几千欧姆；红表笔接参考极R，黑表笔接阳极A，阻值应为30K左右，对调表笔测量应为20K左右。若测量某两脚之间阻值很小或为零，表明管子已击穿损坏。

万用表测量电压

选择数字万用表的电压档位，将其正极连接到TL431的阴极引脚，负极连接到参考电压引脚，正常情况下，TL431的参考电压值应为2.5V左右。给TL431施加不同的输入电压，观察其输出电压是否稳定，若输出电压不稳定或与标称值相差较大，则可能损坏。

示波器检测

使用示波器观察TL431输出引脚的波形，正常工作的TL431应产生稳定的波形，无明显幅值或频率变化，若波形异常，则可能损坏。

那么如何判断TL431的好坏呢?

对于在线式TL431电源误差比较器，可采用外接维修电源进行检测。将维修电源接入TL431的采样点，当电压高于标称电压时，TL431导通，阴极电压为低。

也就是说，当电源电压升高时，TL431导通，使光电耦合器的二极管导通，使三极管处于饱和状态，最终缩短初级功率开关管的导通时间（降低占空比）。这样，输出电压就降低了。

如果维持电压降低，则TL431截止，K极电压高，光电耦合器的二极管截止，使三极管处于截止状态，最终控制增加变压器初级功率开关的开启时间（增加占空比）。

增加输出电压。开关电源的闭环稳压电路是利用TL431的开或关两种状态来调节开关的占空比来控制输出电压的稳定。

用万用表测量时，若lC两极间电阻正常，则可判断TL431正常。使用维修电源上电测试时，在改变电源电压的情况下，若TL431极对地有高低电平两次变化，则可判断TL431正常。

注意事项：

避免过压/过流： 测试时不要超过TL431的最大额定值，防止损坏器件。

确保接线正确： 接线错误可能导致错误判断器件好坏。

TL431可调稳压电路-并联稳压电路

TL431作为并联（分流）稳压器使用时，通常与分压电阻和限流电阻配合，实现稳定输出电压。

并联稳压电路是TL431431最常用的电路，输出电压Vout=（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，特别是当R1=R2时，VO=5V。

由于参考极输入采用射极跟随器，因此具有很高的输入阻抗，而且输入电流很小。

TL431串联稳压电路

串联稳压电路可以说是并联稳压电路的延伸，但是电流输出可以很大（如果用大电流复合管的话），但是输出电压公式是一样的，Vout=（1+R1/R2）Vref，注意最小输出Vout（min）=Vref+Vbe。

R由TL431提供工作电流，晶体管Q提供基极电流，C1起补偿作用，TL431耗散功率PD=Vout*（Iout/β），其中β为晶体管放大系数。 此参考电源适用于负载电流变化，当电源电流和负载电流同时减小时，或需要休眠或关闭参考源时。

TL431比较电路

利用TL431的Vref参考电压可以设计一个带有温度补偿电压参考的单功率比较器，其中Vth=Vref，当Vin0；当Vin>Vref时，Vout≌2V。

TL431恒流源

因为Vref端的电压始终稳定在2.5V，那么连接到REF端与地之间的电阻流过的电流应该是恒定的。

利用这一特性，可以为TL431设计一个精密的恒流源。恒流I=Vref/R1。

TL431用作开关电源的误差放大器

在开关电源当中我们经常看见这样的反馈电路，以TL431构成误差放大器，以光耦进行原副边隔离的电路结构。

R3和R5决定输出电压大小，C4和R6构成补偿网络。当输出电压有变化，最终导致光耦输入端二极管电流变化，从而控制电源芯片开关管通断频率，使输出电压保持不变。

TL431是一种功能多样、应用广泛的电子元件。通过合理的电路设计，可以充分发挥其优势，实现稳压、恒流、比较、放大等多种功能。