TL431的工作原理和仿真驗(yàn)證

TL431是一個(gè)看起來非常簡(jiǎn)單的器件，通常作為并聯(lián)型電壓基準(zhǔn)用于反激電路。其內(nèi)部等效原理圖如下圖由精確電壓基準(zhǔn)和運(yùn)算放大器，NPN管與二極管構(gòu)成。

另外431還可以開環(huán)作為具有集成基準(zhǔn)的比較器使用，開環(huán)配置的TL431通常用作電壓比較器、欠壓監(jiān)測(cè)器、過壓監(jiān)測(cè)器、窗口電壓檢測(cè)器和許多其他類型的用途。本文主要講解在開環(huán)配置中TL431的工作原理與設(shè)計(jì)方法。

一、工作原理：

輸入電壓被送入REF引腳，并與內(nèi)部參考電壓(Vref)進(jìn)行比較。如果REF引腳上的輸入電壓小于參考電壓，則框圖中的晶體管保持關(guān)閉狀態(tài)，充當(dāng)陰極和陽(yáng)極之間的開路。在這種狀態(tài)下，Vsup和Vout(在此原理圖中也稱為VKA)是相等的，并且產(chǎn)生邏輯“高”輸出。相反，如果REF引腳上的輸入電壓大于參考電壓(Vref)，則框圖中的晶體管導(dǎo)通，電流在陰極和陽(yáng)極之間流動(dòng)。在這種狀態(tài)下，VKA(low)和Vout相等，產(chǎn)生一個(gè)邏輯“l(fā)ow”輸出。

①：當(dāng)VIN

②：當(dāng)VIN＞VREF VOUT=VKA(Low)

二、仿真驗(yàn)證：（內(nèi)置REF=1.24V）

1. VIN

VOUT=VSUP=3.3V

Vsup和Rsup必須設(shè)計(jì)成至少提供最小陰極電流(IKA)，但它們不得超過數(shù)據(jù)手冊(cè)中絕對(duì)最大值所示的最大陰極電壓（36V）或電流值（18mA）。設(shè)置為Vsup的值將是“高”狀態(tài)的輸出值。

2. VIN>VREF 輸出低電平 (VIN:0~3.3V) （VOUT：~1V）

VIN=3.3V，VOUT=0.912V ;VIN=1.25V,VOUT=1.15V

VIN越大，內(nèi)部NPN所受驅(qū)動(dòng)力越強(qiáng)，VOUT 越小。

“低”狀態(tài)將由Vref的特征值及其依賴項(xiàng)(如IKA、Iref和溫度)設(shè)置。下圖顯示了TL431的VKA受溫度，IREF隨著IKA的變化曲線。全溫度范圍內(nèi)，當(dāng)IKA約等于2mA, IREF約等于100uA,溫度變化范圍為85℃~-40℃時(shí) ΔVKA（即ΔVOUT） 約400mV。

設(shè)計(jì)參數(shù)：

知道了開環(huán)431的工作原理，考慮VKA 變動(dòng)裕量就可以靈活設(shè)計(jì)所需要的電路。