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開(kāi)關(guān)電源的電壓基準(zhǔn)器件產(chǎn)品特點(diǎn)和工作原理

更新時(shí)間:2023-09-07點(diǎn)擊次數(shù):734

開(kāi)關(guān)電源基準(zhǔn)的獲得方式


基準(zhǔn)電源器件在開(kāi)關(guān)電源中是一個(gè)重要的器件,它主要用于作為反饋的比較基準(zhǔn)。
開(kāi)關(guān)電源的比較基準(zhǔn)一般有如下三種獲得方式:
1) 使用芯片內(nèi)部基準(zhǔn)電源。
2) 使用穩(wěn)壓管。
3) 使用基準(zhǔn)電源器件。
第一種方式比較方便,但靈活性往往受到限制;第二種則控制精度比較差。要達(dá)到比較精密的控制調(diào)節(jié)效果,建議采用基準(zhǔn)電源器件作為誤差比較基準(zhǔn)。


基準(zhǔn)電源器件的類(lèi)型及其工作原理


這種基準(zhǔn)器件分為串聯(lián)型和并聯(lián)型兩種。

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圖1:并聯(lián)基準(zhǔn)與串聯(lián)基準(zhǔn)


1.并聯(lián)基準(zhǔn)
如上左圖,并聯(lián)基準(zhǔn)與負(fù)載是并聯(lián)的。
UREF=Uin-IFRS=Uin-(IQ+IL)RS
當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)IQ來(lái)保持UREF穩(wěn)定。
這類(lèi)器件有:LM358、AD589等。
2.串聯(lián)基準(zhǔn)
如上右圖,串聯(lián)基準(zhǔn)與負(fù)載是串聯(lián)的。
UREF=Uin-IFRS=Uin-(IQ+IL)RS
當(dāng)負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)RS來(lái)保持UREF穩(wěn)定。
這類(lèi)器件有:AD581、REF192、TL431等。


TL431基準(zhǔn)電源器件


這個(gè)器件在電源中使用率最高,這里簡(jiǎn)單介紹該器件。
(一)TL431簡(jiǎn)介


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圖2:TL431結(jié)構(gòu)及原理


德州儀器公司(TI)生產(chǎn)的TL431是一是一個(gè)有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源。它的輸出電壓用兩個(gè)電阻就可以任意地設(shè)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(dòng)態(tài)阻抗為0.2Ω。
圖2左圖是該器件的符號(hào)。3個(gè)引腳分別為:陰極(CATHODE)、陽(yáng)極(ANODE)和參考端(REF)。
由圖可以看到,VI是一個(gè)內(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)源,接在運(yùn)放的反相輸入端。由運(yùn)放的特性可知,只有當(dāng)REF端(同相端)的電壓非常接近VI(2.5V)時(shí),三極管中才會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的非飽和電流通過(guò),而且隨著REF端電壓的微小變化,通過(guò)三極管的電流將從1到100mA變化。當(dāng)然,該圖絕不是TL431的實(shí)際內(nèi)部結(jié)構(gòu),所以不能簡(jiǎn)單地用這種組合來(lái)代替它。但如果在設(shè)計(jì)、分析應(yīng)用TL431的電路時(shí),這個(gè)模塊圖對(duì)開(kāi)啟思路,理解電路都是很有幫助的。
(二)TL431的應(yīng)用
前面提到TL431的內(nèi)部含有一個(gè)2.5V的基準(zhǔn)電壓,所以當(dāng)在REF端引入輸出反饋時(shí),器件可以通過(guò)從陰極到陽(yáng)極很寬范圍的分流,控制輸出電壓。如圖3所示的電路,當(dāng)R1和R2的阻值確定時(shí),兩者對(duì)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(dǎo)致Vo下降。顯見(jiàn),這個(gè)深度的負(fù)反饋電路必然在VI等于基準(zhǔn)電壓處穩(wěn)定,此時(shí)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(dāng)R1=R2時(shí),Vo=5V。需要注意的是,在選擇電阻時(shí)必須保證TL431工作的必要條件,就是通過(guò)陰極的電流要大于1 mA 。
當(dāng)然,這個(gè)電路并不太實(shí)用,但它很清晰地展示了該器件在應(yīng)用中的方法。將這個(gè)電路稍加改動(dòng),就可以得到在很多實(shí)用的電源電路,如圖4。
一般地,在陰極和參考端之間,可以引進(jìn)R、C串聯(lián)網(wǎng)絡(luò),以做相位補(bǔ)償。


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圖3:推薦的應(yīng)用電路及電壓輸出


圖4是一個(gè)簡(jiǎn)單的+5VDC穩(wěn)壓電路。
作為基準(zhǔn)器件,TL431可以在恒壓源、恒流源等電路中廣泛采用。我們前面講到的開(kāi)關(guān)電源,就廣泛地使用這個(gè)器件作為比較基準(zhǔn)。



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