开关电源的电压基准器件产品特点和工作原理

更新时间：2023-09-07

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开关电源基准的获得方式

基准电源器件在开关电源中是一个重要的器件，它主要用于作为反馈的比较基准。

开关电源的比较基准一般有如下三种获得方式：

1）使用芯片内部基准电源。

2）使用稳压管。

3）使用基准电源器件。

第一种方式比较方便，但灵活性往往受到限制；第二种则控制精度比较差。要达到比较精密的控制调节效果，建议采用基准电源器件作为误差比较基准。

基准电源器件的类型及其工作原理

这种基准器件分为串联型和并联型两种。

图1：并联基准与串联基准

1．并联基准

如上左图，并联基准与负载是并联的。

UREF=Uin-IFRS=Uin-（IQ+IL）RS

当负载电流发生变化时，通过调节IQ来保持UREF稳定。

这类器件有：LM358、AD589等。

2．串联基准

如上右图，串联基准与负载是串联的。

UREF=Uin-IFRS=Uin-（IQ+IL）RS

当负载电流发生变化时，通过调节RS来保持UREF稳定。

这类器件有：AD581、REF192、TL431等。

TL431基准电源器件

这个器件在电源中使用率最高，这里简单介绍该器件。

（一）TL431简介

图2：TL431结构及原理

德州仪器公司（TI）生产的TL431是一是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值（如图2）。该器件的典型动态阻抗为0.2Ω。

图2左图是该器件的符号。3个引脚分别为：阴极（CATHODE）、阳极（ANODE）和参考端（REF）。

由图可以看到，VI是一个内部的2.5V基准源，接在运放的反相输入端。由运放的特性可知，只有当REF端（同相端）的电压非常接近VI（2.5V）时，三极管中才会有一个稳定的非饱和电流通过，而且随着REF端电压的微小变化，通过三极管的电流将从1到100mA变化。当然，该图绝不是TL431的实际内部结构，所以不能简单地用这种组合来代替它。但如果在设计、分析应用TL431的电路时，这个模块图对开启思路，理解电路都是很有帮助的。

（二）TL431的应用

前面提到TL431的内部含有一个2.5V的基准电压，所以当在REF端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图3所示的电路，当R1和R2的阻值确定时，两者对Vo的分压引入反馈，若V o增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致Vo下降。显见，这个深度的负反馈电路必然在VI等于基准电压处稳定，此时Vo=(1+R1/R2)Vref。选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2时，Vo=5V。需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1 mA 。

当然，这个电路并不太实用，但它很清晰地展示了该器件在应用中的方法。将这个电路稍加改动，就可以得到在很多实用的电源电路，如图4。

一般地，在阴极和参考端之间，可以引进R、C串联网络，以做相位补偿。

图3：推荐的应用电路及电压输出

图4是一个简单的+5VDC稳压电路。

作为基准器件，TL431可以在恒压源、恒流源等电路中广泛采用。我们前面讲到的开关电源，就广泛地使用这个器件作为比较基准。