电源中TL431及光耦的实战运用

首先了解一下TL431的基本原理；

由一个运放及三极管组成；运放的应用前文略有几笔，此处未加反馈，运放只需要同相端与反相端做差在输出对应电压即可，而三极管是电压驱动;当VREF>2.5V即同相端大于反相端，输出正电压，三极管导通，当VREF<2.5V即同相端小于反相端，输出负电压，三极管截止。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1mA。而随着VREF端电压的微小变化，通过三极管的电流将从1mA到100mA变化。当然，该图绝不是TL431的实际内部结构。
典型应用图：

（a）图可以调节电压，（b）图固定输出2.5V。

　　图a计算公式是： Vout = （R1+R2）*2.5/R2，同时R3、R4的数值应该满足1mA <（Vcc-Vout）/R3 < 500mA。

　　工作原理：当Vout电压上升时，取样电压UREF也随之升高，使UREF>Uref，内部的运放输出高电平，使内部的VT导通，Vout开始下降。当Vout下降时会导致UREF下降，从而UREF<Uref，内部的运放输出变成低电平，内部的VT截止使Vout上升。这样循环下去，从动态平衡的角度来看，就迫使UO趋于稳定，从而达到了稳定的目的，并且UREF=Uref。

　　理解了TL431的工作原理后，在后面的电路中都是根据这样的原理去变换工作的。
图b当R1取值为0的时候，R2可以省略，这时候电路变成图（2）的形式，TL431在这里相当于一个2.5V稳压管。

如图VREF=VINR1/(R1+R2),若VREF>2.5V,输出高电平；若VREF<2.5V,输出接近2V的电平；需要注意的是当VIN在（R1+R2）2.5/R2附近以微小幅度波动的时候，电路会输出不稳定的值。可以用作比较器。
如此，在TL431阳极加入光耦便实现反馈功能

如图，当负载由满载转向空载时，引起输出电压上升；当VIN增大，R点电压增大,>2.5V时，TL431内部三极管B极电压增大，AK间流过的电流增大，光耦内发光管上流过的电流也增大，此时光耦内光敏管电阻变小，反馈引脚的导通电流就会减小，VFB减小，引起 IC 振荡频率升高。使输出电压下降，反之，当负载由空载转向满载时，输出电压降低，反馈到 Pin4(RFMIN)引起 IC
振荡频率降低，调节输出电压升高，实现了稳压的目的。
但是，会电压变化剧烈，会有很大的冲击电流。
因此，在TL431的旁边并联一个电容。
开机时，电容电压为零，K点的高电平会先给电容充电，这样会拉低K点的电位。此时二极管呈现微导通的状态，原边占空比变化缓慢，输出电压缓慢上升，实现了软起动。
上面接一个二极管，在关机时可以给电容放电。这样，下次开机时软启动电容的电压为零。R4并联光耦防止光耦误导通。

由于只有1~100ma灌电流能力，当负载电流减下或断开时，所有功率通过TL431内部三极管发热消耗，因此不能带大功率负载，对此外部增加三极管，靠此承担大电流，同样有并联与串联两种方式；
如图为串联扩流:

节点电流法，分析R点电流:当输出电流增大即IC增大，由于IC=βIB，则IB增大，由于I1不变，I2=I1-IB,则I2减小。
分析电压:假设电流不变，VOUT减小，VREF减小，因此I2减小，IB=I1-I2，则IB增大；三极管压降VCE减小，VOUT=VIN-VCE,VOUT增大，形成负反馈。
并联扩流：

分析电流：当VOUT固定，则I4=(VIN-VO)/R4固定,I4=IO+I1,负载IO增大，三极管电流I1减小，反之亦然。
电压分析：假设负载电流不变,当Vout因为扰动减小时,此时TL431的Vref电压也减小,由于TL431自身原理,其过电流能力下降,因此三极管的基级电流IB也下降,由于IC=βIB ,所以三极管的电流下降,即I1下降, I1=I4-IO,因此I4减小,即Rsup的压降减小, Vout=12V-VRsup ,因此Vout增大，形成负反馈。
上述两种接法的VOUT=(1+R2/R3)VREF；

如图为TL431恒流运用
原理分析:IOUT=VREF/R2.

如图为比较器 ，Vin < （R1+R2）2.5/R2 的时候比较器的输出端为低电平 “0”。此时三极管的基极也为低电平 “0”，三极管处于截止状态，阴极 K 与阳极 A 两端的电压为电源电压，即阴极 K 端保持高电平，输出Vout为高电平;VKA两端最高电压由电源电压决定。
当参考极 R 接入的外部输入电压 REF 大于内部参考电压 Vref（即 REF>2.5V）时，比较器的输出端输出高电平 “1”。此时，内部三极管的基极获取高电平，使得三极管导通，进而导致阴极 K 与阳极 A 导通。由于阳极 A 接地，阴极 K 端的电平被拉低，输出VOUT为低电平。输出需要注意的是当Vin在（R1+R2）2.5/R2附近以微小幅度波动的时候，电路会输出不稳定的值。