TL431是一种由德州仪器(TI)公司生产的可调精密并联稳压器，具有较广的工作电压范围（2.5V-36V）和优异的电流调节能力。作为一种基准电压源，它广泛用于电源设计、稳压电路以及精密参考电源等应用场合。
TL431的内部结构
TL431具有三个引脚：阴极、阳极和参考端(REF)，其中参考端的基准电压为2.5V。内部由多级放大电路、补偿电路和保护电路组成，具有高精度和稳定的基准电压输出功能。
电路原理
TL431的内部电路核心是2.5V基准电压源，该电压源通过一系列放大器和稳压基准电路调节输出电压。当参考端(REF)电压超过2.5V时，TL431导通，通过调整阳极和阴极间的电流来维持稳定的输出电压。具体来说，其等效功能可以视为由基准电压源、比较器和输出开关三部分组成。
差分放大与镜像电流源
TL431采用了镜像电流源设计，通过差分放大器调节输出电流，实现了输入和输出电压的稳定性。TL431内的复合管设计使得它具有较高的输入阻抗，同时输出阻抗较低，适合于各种高精度电路中使用。
TL431的典型应用
TL431的最大优势在于其灵活的电压调节能力及多样的应用场合。以下是几种常见的TL431应用电路。
并联稳压器
并联稳压器是TL431最常见的应用形式。其输出电压公式为：
通过选择合适的电阻R1和R2，输出电压可以在2.5V到36V之间任意调节。特别地，当R1=R2时，输出电压为5V。这种稳压器广泛用于基准电源设计，适合于输入电压宽幅度变化的场景。值得注意的是，限流电阻的选择必须确保TL431的工作电流维持在1mA至100mA之间，以保证其稳定工作。
串联稳压器
TL431也可以用作串联稳压器，通过增加功率晶体管提升输出电流能力。这种电路适用于负载电流变化较大的场合。串联稳压器的输出电压计算公式与并联稳压器相同，Vout=(1+R1/R2)Vref，但其最小输出电压受到晶体管Vbe的影响。对于大电流场合，串联稳压器更具优势，尤其是在需要对负载电流和电源电流进行严格控制时。
并联扩流稳压电路
并联扩流稳压电路是在基本并联稳压电路上通过增加三极管来扩展电流输出能力。三极管的发射极直接连接输出端，当负载电流增大时，三极管进入放大状态，提升整体电流输出能力。这类电路适合用于大功率设备的电压调节。
精密恒流源
TL431的参考端电压稳定在2.5V，可以用来设计精密恒流源。通过在参考端与地之间接入电阻，流过该电阻的电流保持恒定，公式为：
这种恒流源电路广泛用于LED驱动、传感器激励等需要稳定电流的场合。
开关电源中的误差放大器
在开关电源设计中，TL431经常用作误差放大器，通过光耦与主电源控制芯片隔离。误差放大器的作用是在输出电压发生变化时，控制电源的开关频率，从而保持输出电压的稳定。该电路通常结合补偿网络（如电阻和电容）使用，以提高反馈的响应速度和稳定性。
比较器
TL431的基准电压特性使其可以作为单电源比较器使用。在带温度补偿的电路设计中，TL431可以根据输入电压的变化输出相应的高低电平信号，适用于精度要求较高的信号检测场合。
设计注意事项
功耗管理
TL431的耗散功率通常在350mW左右，因此在设计中应确保散热充分，避免器件因过热而失效。此外，当输出电流较大时，应注意限流电阻的选择，避免损坏TL431或其他器件。
电压调节范围
TL431的输出电压范围在2.5V至36V之间，因此在选择输入电压时应留有足够裕度，确保输入电压高于输出电压，以维持稳定的工作状态。
电路稳定性
在高精度应用中，补偿网络的设计至关重要。适当的电容和电阻组合可以改善系统的动态响应和稳定性，避免由于电源噪声或瞬态负载引发的振荡或失稳。
TL431是一款灵活、高效的基准电压源，广泛应用于稳压电路、恒流源、比较器及开关电源等场合。它的可调电压范围和低功耗特性，使其成为众多电子系统设计中的理想选择。
