引言

開關電源的穩(wěn)壓反饋通常都使用TL431和PC817，如輸出電壓要求不高，也可以使用穩(wěn)壓二極管和PC817。

TL431一是一個有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設置到從Vref(2.5V)到36V范圍內(nèi)的任何值(如圖2)。該器件的典型動態(tài)阻抗為0.2Ω，在很多應用中可以用它代替齊納二極管，例如，數(shù)字電壓表，運放電路、可調(diào)壓電源，開關電源等等。

上圖是該器件的符號。3個引腳分別為：陰極(CATHODE)、陽極(ANODE)和參考端(REF)。TL431的具體功能可以用如下圖的功能模塊示意。

由圖可以看到，VI是一個內(nèi)部的2.5V基準源，接在運放的反相輸入端。由運放的特性可知，只有當REF端(同相端)的電壓非常接近VI(2.5V)時，三極管中才會有一個穩(wěn)定的非飽和電流通過，而且隨著REF端電壓的微小變化，通過三極管 圖1 的電流將從1到100mA變化。

當然，該圖絕不是TL431的實際內(nèi)部結構，所以不能簡單地用這種組合來代替它。但如果在設計、分析應用TL431的電路時，這個模塊圖對開啟思路，理解電路都是很有幫助的.

前面提到TL431的內(nèi)部含有一個2.5V的基準電壓，所以當在REF端引入輸出反饋時，器件可以通過從陰極到陽極很寬范圍的分流，控制輸出電壓。如圖2所示的電路，當R1和R2的阻值確定時，兩者對Vo的分壓引入反饋，若V o增大，反饋量增大，TL431的分流也就增加，從而又導致Vo下降。顯見，這個深度的負反饋電路必然在VI等于基準電壓處穩(wěn)定，此時Vo=(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R1=R2時，Vo=5V。需要注意的是，在選擇電阻時必須保證TL431工作的必要條件，就是通過陰極的電流要大于1 mA 。

用實際電路講述TL431反饋電路各參數(shù)的設計

下面我來通過以下典型應用電路來說明TL431,PC817的配合問題。電路圖如下：

R13的取值，R13的值不是任意取的，要考慮兩個因素：

1)431參考輸入端的電流，一般此電流為2uA左右，為了避免此端電流影響分壓比和避免噪音的影響，一般取流過電阻R13的電流為參考段電流的100倍以上，所以此電阻要小于2.5V/200uA=12.5K.

2)待機功耗的要求，如有此要求，在滿足<12.5K的情況下盡量取大值。

TL431的死區(qū)電流為1mA，也就是R6的電流接近于零時，也要保證431有1mA，所以R3<=1.2V/1mA=1.2K即可。除此以外也是功耗方面的考慮，R17是為了保證死區(qū)電流的大小，R17可要也可不要，當輸出電壓小于7.5v時應該考慮必須使用，原因是這里的R17既然是提供TL431死區(qū)電流的，那么在發(fā)光二極管導通電壓不足時才有用，如果發(fā)光二極管能夠?qū)?，就可以提供TL431 足夠的死區(qū)電流，如果Vo很低的時候，計算方法就改為R17=(Vo-Vk)/1mA(這里Vk=Vr-0.7=1.8v);當Vo=3.3V時R17 從死區(qū)電流的角度看臨界最大值R17=(3.3-1.8)/1mA=1.5k，從YL431限流保護的角度看臨界最小值為R17=(3.3-1.8)/100mA=15Ω。 當Vo較高的時候，也就是Vo大于Vk+Vd的時候，也就是差不多7.5v以上時，TL431所需的死區(qū)電流可以通過發(fā)光二極管的導通提供，所以這是可以不用R17。

R6的取值要保證高壓控制端取得所需要的電流，假設用PC817(U1-B)，其CTR=0.8-1.6,取低限0.8，要求流過光二極管的最大電流=6/0.8=7.5mA,所以R6的值<=(15-2.5-1.2)/7.5=1.5K,光二極管能承受的最大電流在50mA左右，TL431為100mA，所以我們?nèi)×鬟^R6的最大電流為50mA，R6>(15-2.5-1.3)/50=226歐姆。

要同時滿足這兩個條件：226歐姆

有的電路設計中增加提升低頻增益電路，用一個電阻和一個電容串接于控制端和輸出端，來壓制低頻(100Hz)紋波和提高輸出調(diào)整率，即靜態(tài)誤差，牡電就是提升相位，要放在帶寬頻率的前面來增加相位裕度，具體位置要看其余功率部分在設計帶寬處的相位是多少，電阻和電容的頻率越低，其提升的相位越高，當然最大只有90度，但其頻率很低時低頻增益也會減低，一般放在帶寬的1/5初，約提升相位78度。

流過U1-A的電流Ic的電流應在2-6mA之間，開關脈寬調(diào)制會線性變化，因此PC817三極管的電流Ice也應在這個范圍變化。

而Ice是受二極管電流If控制的，我們通過PC817的Vce與If的關系曲線(如圖3所示)可以正確確定PC817。

從圖3可以看出，當PC817二極管正向電流If在3mA左右時，三極管的集射電流Ice在4mA左右變化，而且集射電壓Vce在很寬的范圍內(nèi)線性變化。符合控制要求。因此可以確定選PC817二極管正向電流If為3mA。再看TL431的要求。從TL431的技術參數(shù)知，Vka在2.5V-37V變化時，Ika可以在從1mA到100mA以內(nèi)很大范圍里變化，一般選20mA即可，既可以穩(wěn)定工作，又能提供一部分死負載。因此只選3-5mA左右就可以了。

確定了上面幾個關系后，那幾個電阻的值就好確定了。根據(jù)TL431的性能，R11、R13、Vo、Vr有固定的關系：Vo=(1+ R11/R13) Vr式中，Vo為輸出電壓，Vr為參考電壓，Vr=2.50V，先取R13值，例如R13=10k，根據(jù)Vo的值就可以算出R11了。

再來確定R6和R17。由前所述，PC817的If取3mA，先取R6的值為470Ω，則其上的壓降為Vr6=If* R6,由PC817技術手冊知，其二極管的正向壓降Vf典型值為1.2V，則可以確定R17上的壓降Vr17=Vr17+Vf，又知流過R17的電流Ir17=Ika-If，因此R17的值可以計算出來：

R17= Vr17/ Ir17= (Vr6+Vf)/( Ika-If)

根據(jù)以上計算可以知道TL431的陰極電壓值Vka，Vka=Vo’-Vr17，式中Vo’取值比Vo大0.1-0.2V即可。

舉一個例子，Vo=15V,取R13=10k，R11=(Vo/Vr-1)R13=(15/2.5-1)*10=50K;取R6=470Ω，If=3mA，Vr6=If* R6=0.003*470=1.41V;Vr17=Vr1+Vf=1.41+1.2=2.61V;

取Ika =20mA，Ir17=Ika-If=20-3=17，R17= Vr17/ Ir17=2.61/17=153Ω;

TL431的陰極電壓值Vka，Vka=Vo’-Vr17=15.2-2.61=12.59V

結果：R6=470Ω、R17=150Ω、R13=10KΩ、R11=50K。