2.2 TL431的内部电路图
然而其等效功能示意图如图3所示,由一个2.5V的精密基准电压源、一个电压比较器和一输出开关管等组成,参考端的输出电压与精密基准电压源Vref相比较,当参考端电压超过2.5V时,TL431立即导通。因为R端控制电压误差为±1%,所以参考端能精确地控制TL431的导通与截止。
3.并联稳压电路设计
需要注意的是,和在选择电阻R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1mA,R1和R2要选择精度为1%的同类电阻,才能保证基准电源的长期稳定性。
并联稳压电路适用于各种传感器、变送器、和仪表各种A/D转换器中,图6就是在电偶变送器中的应用。
4.串联扩流稳压电路
采用串联行的接法,如图7,解决了上述问题。将流经限流电阻R电流的分流一部分,用两个NPN的三极管V1和V2,通过NPN+NPN的同极性接法够成NPN型达林顿管,放大倍数是V1和V2的放大倍数的乘积。这样集电极不仅分流了图5电阻R承受的大部分电流,解决了所需大功率电阻的问题,而且因达林顿管的电流放大能力增强,使TL431带载能力增强,不用大功率三极管就可接大电流负载。
实际应用中,为差动变压器式位移传感器LVDT稳压电源时,当负载电流为50mA时,流经R的电流仅为1mA,流过达林顿集电极的电路为49mA,电阻R采用小功率表贴电阻就能满足需要,实现恒压功能。而且在宽电源输入下,输出变化量小。如表1,测试条件为R1=2.5KΩ,R2=3.5KΩ,R=3KΩ,负载电流 50mA,TL431选用SOT-89封装,型号为TL431QPK,宽电压供电的情况下仅变化1mV.如果在并联电路中使用,替代图5中所示电路,效果更好。
图6所示电路具有良好的热稳定性。由于TL431的温度漂移低,0℃~40℃为 6mV,-40℃~85℃和-40℃~125℃为14mV,所以输出电压的温度特性要比普通恒压源好的多,如果R1和R2选用温度漂移系数低的电阻,恒压电路的整体温度漂移也很小,在应用中无需附加温度补偿电路。实际应用中,R1=2.5KΩ,R2=3.5KΩ,从型号TL431QPK,SOT-89封装 50个芯片中随机抽取3支,用图6所示电路作为差动变压器式位移传感器的稳压电路,温区范围-40℃~125℃,温漂测量如表2所示,仅有几个到十几毫伏,均符合所给指标。
可见串联电路提高了稳定精度,降低了TL431的功耗,减少了TL431因过热而损坏的机率,上述电路不但可以作为工业级的传感器稳压基准,而且可以为宽温区低温漂的军品级的产品精密稳压电源基准,是一款实用的精密线性稳压电路。
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