正确设置偏置 TL431可获得更好的输出阻抗

文章摘要：在CTR为150%的较差情况下，表示LED中需要的电流较小，如果将8.2k电阻与TL431串联，则会发生以下情况：1. 轻负载情况：IFB = 475A，则IL = 475/ 1.5 = 316A2. 中负载情况：VFB = 2.3V，IFB = 337.5A，则 IL = 337.5/ 1.5=225A3. 重负载情况：VFB = 3V，IFB = 250A，则IL = 250/1.5 = 166A在这种情况下，TL431的偏置电流不

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　　在CTR为150%的较差情况下，表示LED中需要的电流较小，如果将8.2k电阻与TL431串联，则会发生以下情况：

　　1. 轻负载情况：IFB = 475A，则IL = 475/ 1.5 = 316A

　　2. 中负载情况：VFB = 2.3V，IFB = 337.5A，则 IL = 337.5/ 1.5=225A

　　3. 重负载情况：VFB = 3V，IFB = 250A，则IL = 250/1.5 = 166A

　　在这种情况下，TL431的偏置电流不仅随着负载电流而变化，而且也随着光耦合器CTR的变化而变化。此外，减小RS也不起任何作用，应该通过调节LED的内部电流，来调整控制器端的正确反馈电压。这种情况的设计问题源自TL431的数据表：必须插入大于1mA的偏置电流，才能从不同规格的TL431增益中获益。如果不能正确偏置TL431，就会降低开环增益，导致增大，RSCL也随之增大。

　　这一问题可通过增加偏置电阻Rbias，在外部施加一个偏置电流而解决。由于最缺少电流，所以必须计算此电阻在较差情况下，也就是重负载情况和最高CTR时的值。这时IL = 166uA。因此，RS上的电压为166×8.2k = 1.36V。假设LED的正激压降为1V，则阴极电压为12 -1.36-1 = 9.64V。已知Vout恒定为12V，通过Rbias施加1mA电流得到，Rbias = (12-9.64) / 1m = 2.36k，或用 2.2k得到归一化值。因此，在 TL431上施加的最小电流为 1mA + 166uA = 1.16mA。在空载情况下，IL=316 uA ，阴极电压为12-(8.2k×316)-1 = 8.4V，因此，流经TL431的总偏置电流为(12-8.4)/2.2k= 1.63mA，加上实际的反馈电流值316uA，总偏置电流为1.95mA，应处于安全电流范围内。

　　在NCP1200构成的电源上进行了有偏置电阻和无偏置电阻的实验，结果如图4所示。没有偏置元件时，输出阻抗测量值为57m；连接偏置电阻(阻值为3.3k)后，输出阻抗值降至4m。

　　

　　图4 TL431偏置电流过低时性能将明显下降

　　总之，通过外部电阻对TL431进行正确偏置是非常重要的。如果无法承受额外的1mA输出电流的预算(由于要尽量降低空载待机能耗)，就应使用TLV431 (Vref = 1.24V) 或NCP100 (Vref = 0.7V)，因为它们只需要100A的最小偏置电流，且击穿电压更小。此外，8.2k的串联电阻RS极为罕见，因为该电阻结合光耦合器的集电极上拉电阻可以产生直流增益。如果电阻值约为1k或稍大于1k，则更接近标准值。

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