過壓保護(hù)電路原理圖講解 基于TL431的過壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)

TL431是一種電子工程師容易獲得的基準(zhǔn)穩(wěn)壓源，下圖是利用TL431搭建的過壓保護(hù)電路，具有精準(zhǔn)的保護(hù)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)VIN低于保護(hù)點(diǎn)13.8V以下時(shí)，電路輸出VOUT正常，當(dāng)VIN輸入電壓高于13.8V時(shí)，TL431陰極導(dǎo)通，三極管Q2基極導(dǎo)通，MOS管的GS極被Q2的EC極給短路，從而使MOS管關(guān)閉。

在一些場(chǎng)合，TL431經(jīng)常會(huì)用來單獨(dú)做基準(zhǔn)電壓源，如下圖，而且我們經(jīng)常會(huì)在陰極和陽極之間加入一個(gè)濾波電容，想起到平滑濾波的作用，此時(shí)要注意，不恰當(dāng)?shù)碾娙萑葜禃?huì)造成TL431產(chǎn)生振蕩，輸出紋波不正常。在TL431的數(shù)據(jù)手冊(cè)中有關(guān)于TL431穩(wěn)定性的圖表，如下圖3.圖4. 仔細(xì)看這張圖，當(dāng)IKA為100mA時(shí)，A曲線的不穩(wěn)定區(qū)域?qū)?yīng)的負(fù)載電容在0.03uF~4uF之間，如果此時(shí)我們選擇的濾波電容正好在這個(gè)區(qū)間，TL431就很容易產(chǎn)生振蕩，考慮到元器件的離散性和余量，正常取值應(yīng)小于1nF,大于10uF,避開這個(gè)區(qū)間。分析了TL431的內(nèi)部原理就會(huì)發(fā)現(xiàn)，它內(nèi)部其實(shí)就是一個(gè)運(yùn)放負(fù)反饋電路，自然就存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，關(guān)于這個(gè)問題，TI是如下解釋的，負(fù)載電容的加入相當(dāng)于為系統(tǒng)引入了一個(gè)極點(diǎn)，當(dāng)此極點(diǎn)位于S平面右半邊時(shí)，系統(tǒng)即會(huì)發(fā)生振蕩。數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的穩(wěn)定性區(qū)域圖是臨界條件，也就是相位裕度為0的情況，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)還要預(yù)留30度以上的相位裕度，以保證系統(tǒng)的可靠性。粗略來看，可以使用左右兩側(cè)臨界區(qū)域1/10或10倍的值作為設(shè)計(jì)參考。最后一張電容使用不當(dāng)，造成紋波的圖為借用網(wǎng)友的圖片。

另外TL431使用時(shí)要考慮最小陰極電流，數(shù)據(jù)手冊(cè)中最小為0.4mA,實(shí)際應(yīng)用中要大于1mA.如下圖5，圖6.

審核編輯：湯梓紅