TL431 本身是否具有“压降电压”?

电器工程 齐纳 TL431
2022-01-07 04:57:29

我想从 +3.3V ±5% 电源获得稳定的 3V 参考(因此它可以低至 3.135V 和高达 3.465V。)

我知道 TL431 是一个分流/齐纳稳压器,因此实际上没有压差电压,但可能有高于 3V 的某个点无法维持 3V 输出。我想知道的是典型的 TL431 能够处理这个问题吗?

我的电路配置如下:

         115R
+3.3V-+-/\/\/\---+----------+-------+-- 3V out
      |          |          |       |
     --- 100n    /          |      --- 4.7u
     --- 16V     \ 634R     |      --- 10V
      |          /       ___|__|    |
     ---         |       | / \     ---
      -          +--------/___\     -
                 |          |
                 /          |
                 \ 3.16k    |
                 /          |
                 |          |
                ---        ---
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2个回答

不存在这样的压差电压。参考电压为 2.5V,如果将 ref 引脚短路到阴极,它将在 2.5V 下正常运行。要考虑的重要规格是分流电流。

您必须确保至少有 1 mA 的设备偏置电流。(基于 TI 数据表。)在您的电路中,115R 和 3.135 - 3 = 0.135 的最小电压降最终将得到 0.135/115 = 1.1 mA 的分流电流。然而,总电阻约为 3.7 kR 的分压器本身将使用几乎 1 mA 的电流,不足以留给 TL431。您还必须添加您将使用的加载电流,但如果它是一个高阻抗 - 比如说到一个运算放大器 - 它应该不是问题。

您可以通过增加分压电阻的值来解决这个问题。假设我们将它们乘以 10,得到 6.34k 和 31.6k。ref 引脚的最大输入电流表示为 4 uA,这可能会开始给您的设定点带来一些误差(取决于您期望 Vout 的准确度)。最坏情况下的误差约为 4uA * 6.34k 或 25 mV。

您需要考虑的最后一件事是最大分流电流。当输入电压达到最大值时,115R 电阻器两端的电压为 0.465 V。这意味着分流电流(包括分压器和负载)将为 0.465 / 115 = 40 mA。幸运的是,这完全在 431 的 100 mA 最大值范围内。

因为我们仍然远低于最大分流电流,您可以考虑减少串联电阻 - 也就是 56R。这将有助于在不改变分压器的情况下满足最小分流电流,并且在输入电压处于最大值时仍保持在最大分流额定电流以下。在更高的电流下,您还需要检查功耗。100 mA * 3V 提供的最大功率为 300mW。对于一些有点太高的小型 smd 封装。

试图按原样优化电路的基本问题来自串联电阻两端的电压太低,并且电源电压的任何变化都代表串联电阻两端的巨大变化。

如果你不能(如评论中所建议的那样)浪费电流,你可能需要考虑一种不同的方法。串联稳压器(只有 100mV 压差电压),降低参考电压或增加串联电阻的电源电压。

另请记住,TL431 具有最大吸收电流,超过该电流将不再调节电压(并且设备可能会损坏)。使用 3.3V 和 115R,您将无法接近。

出于稳定性考虑,通常还建议从阴极到阳极使用一个小电容器。(431s 可以并且确实会振荡)。电容器的“安全”范围取决于设定点,通常在数据表中指定。我建议从 1nF 到 10nF,并检查以确保输出不是锯齿。

请注意,并非所有制造商都有稳定区域曲线,但根据我的经验,NI LM431 数据表中的曲线适用于其他供应商的 431 稳压器(TI、ON Semi、Fairchild 等等等)