TL431 是国产品牌华略微的一款应用极为广泛的 三端可调并联稳压器，常被誉为“可编程的精密稳压二极管”。它凭借 高精度（2%）、低温漂、低动态阻抗（0.2Ω）和宽工作电压范围（2.5V - 36V），成为开关电源（SMPS）反馈回路、线性稳压器、电压基准、过压/欠压保护电路等应用中的核心元件。
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- 基准电压 (Vref)：2.495V（典型值），精度为 ±2%（即 2.440V - 2.550V）。
- 可调输出电压范围：从 Vref (≈2.5V)到 36V。
- 工作电流范围 (IKA)：1mA 至 100mA。低于 1mA 时无法保证稳压精度。
- 动态输出阻抗 (ZKA)：典型值 0.2Ω，确保了优异的负载调整率。
- 温度漂移 (Tempco)
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标准级 (TL431)：6mV（典型） -
工业级 (TL431I)：14mV（典型） - 工作温度范围：
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TL431: -40°C 至 +85°C -
TL431I: -40°C 至 +125°C - 封装形式：TO-92, SOT23-3, SOT23-5
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TL431 是一个三端器件，其引脚定义如下（以最常见的 SOT23-3 封装为例）：
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Cathode (K) |
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Anode (A) |
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Reference (Ref) |
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内部结构：TL431 内部包含一个高精度的 2.5V 基准源、一个 高增益误差放大器 和一个 NPN 输出晶体管。其工作原理是：当 Ref 引脚的电压 等于内部 2.5V 基准时，输出晶体管会调整其导通程度，使得 阴极 (K) 对阳极 (A) 的电压 (VKA) 维持在一个稳定的值。
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（1）基本稳压电路（作为可调稳压源）这是 TL431 最经典的应用。通过两个外部电阻 R1 和 R2 构成分压网络，可以将输出电压 Vout 设置为任意值（2.5V - 36V）。
- 电路连接：
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阳极 (A) 接地。 -
阴极 (K) 接输出电压 Vout。 R1连接在 Vout和 Ref 之间。R2连接在 Ref 和地之间。 - 电压计算公式： Vout = Vref * (1 + R1 / R2) 其中 Vref ≈ 2.5V
- 设计要点：
- 确保工作电流：流过 TL431 的电流 IKA必须在 1mA 至 100mA
Rpull-up 从 Vout 连接到阴极来提供此电流。
- 选择合适的 R2：为了减小基准输入电流 Iref（典型值 2μA）对分压比的影响，R2 的阻值不宜过大。通常选择 R2使得流过它的电流至少是 Iref的 100 倍（即 > 200μA），例如 R2 = 2.5V / 0.5mA = 5kΩ。
（2）在开关电源中的应用（光耦反馈）TL431 是反激式等隔离型开关电源中 次级侧反馈 的标准元件。
- 工作原理：
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TL431 的 Ref 引脚通过一个电阻网络采样输出电压 Vout。 -
当 Vout升高时，Ref 电压升高，TL431 的阴极电流IKA增大。 -
增大的 IKA流过光耦的 LED，使其发光增强。 -
光耦次级侧的光电晶体管导通程度加深，将误差信号传递给初级侧的 PWM 控制器（如 TL494），从而减小占空比，使 Vout降低，形成闭环稳压。 - 关键元件：
- 光耦
：实现初级与次级之间的电气隔离。 - 补偿网络 (RC)
：通常由一个电容 C和一个电阻R串联后并联在 TL431 的阴极和 Ref 之间，用于稳定反馈环路，防止振荡。
（3）作为精密电压基准当 R1 = 0 且 R2 = ∞（即 Ref 直接连接到阴极）时，TL431 的阴极-阳极电压 VKA 就等于其内部基准电压 Vref（≈2.5V）。此时，它就是一个 2.5V 的精密电压基准源。
（4）过压/欠压保护（比较器模式）利用 TL431 的开关特性，可以构建简单的电压监控电路。
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将待监控的电压通过分压后接到 Ref 引脚。 -
当该电压超过 2.5V 时，TL431 导通；低于 2.5V 时，TL431 关断。 -
通过连接一个上拉电阻和一个负载（如一个晶体管的基极或一个光耦的LED），可以产生一个数字信号来触发保护动作。
（5）PCB 布局注意事项
- 反馈走线：从输出端到 R1/R2分压点的走线应尽可能短，以减少噪声耦合。
- 地线处理：TL431 的阳极（地）应直接连接到系统的模拟地或功率地的干净区域，避免大电流路径上的压降影响基准精度。
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TL431 以其 简单、可靠、高性能和低成本 的特性，成为了模拟和电源设计工程师工具箱中不可或缺的元件。无论是作为可调稳压器、隔离反馈的核心，还是精密基准源，只要遵循其基本的工作原理和设计规则（特别是保证足够的工作电流），就能在各种电路中发挥出色的作用。
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