TL431在开关电源适配器中的应用

早期的开关电源适配器中都采用三极管和稳压二极管组成取样、误差放大器，由于三极管和稳压二极管的参数性能差别比较大，给调试造成一定的难度。今几年来，质量的直流稳压开关电源适配器都是采用三端精密稳压器(例如TL431)作为误差检测和放大器。三端精密稳压器内部有温度补偿的高精度并联放大器，其内部基准电压精度，所有产品的典型值均为2.495V,而其误差电压范围允许为2.44~2.55V，允许工作温度范围用尾缀字母表示，C为-10~85摄氏度，I为-40~85摄氏度，M为-55~125摄氏度。所以，无论是精度还是稳定度均非普通稳压二极管所能达到的。在使用TL431时必须注意，为了使内部放大器处于线性区，当Uka=Uref时，Ika大于1mA,内部放大器的电压小于37V，其功耗为500mW~1W。一般开关电源适配器中作为误差放大器，功耗是不可能达到500mW的。TL431的用法很多，如果将R端与K端连接，即等效一只2.5V/100mA的高精度稳压二极管。另外，TL431还可以组成2.5V~36V的可调并联稳压电源供应器。由TL431组成的取样电路，由于其内部比较器具有的增益，在使放大器动作时，取样电路仅需输入4微安以下的电流即可，因此对取样分压器的影响极小。
 

开关电源适配器中用于取样和误差放大的典型应用简化电路如图所示。开关电源输出电压Uo由R1、R2分压，正常时得到2.5V的取样电压，送到TL431的控制端R。因为R端电流极小，可以忽略，因而R1、R2的取值可以按输出电源Uo与2.5V之比选取，即Uo=2.5*(1+R1/R2)。当Uo上升时，R端电压升高，Ika增大，光耦合器发光二极管电流也增大，通过光耦合器次级控制开关脉冲的脉宽减小，输出电压降到，起到了稳定输出电压的作用。TL431和光电耦合器的工作电压为Ui,一般取自开关电源5~12V稳压电源，R3则限制TL431的电流Ika，使光电耦合器工作在线性区内。由于TL431的比较器和放大器增益都较高，使用中常在K-R极之间接入RC电路，以防止寄生振荡。
 

三端精密稳压器为集成电路，等效电路只是示意其内部功能，实际内部电路较为复杂。若用一般电阻法检测是不容易判断出其的好与坏的。当开关电源适配器出现失控或无输出电压故障时，如果怀疑取样误差放大器发生故障，可根据上图中的电路检测TL431。Ui选择小于35V的直流电压，R1将电路短路电流限制在100mA以内，R2、R3为控制极供电调整，选择R3/R2+R3大于或等于2.5。当调整R3时，Uo能在2.5V~Ui之间均匀变化，则判断三端精密稳压器TL431正常。