眾所周知，tl431在開關(guān)電源(smps)反饋環(huán)路中是參考電壓。該器件結(jié)合了參考電壓與集電極開路誤差放大器，具有操作簡(jiǎn)單和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。雖然tl431已在業(yè)內(nèi)被長期廣泛采用，但一些設(shè)計(jì)人員仍會(huì)忽略它的偏置電流，以致在無意間降低產(chǎn)品的最終性能。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

圖1 tl431等效電路圖

圖2 smps簡(jiǎn)化直流模型（不考慮輸入波動(dòng)）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

圖3 使用傳統(tǒng)的分流穩(wěn)壓器配置連接tl431

圖4 tl431偏置電流過低時(shí)性能將明顯下降

　　tl431的簡(jiǎn)化電路圖如圖1所示，圖中包括了驅(qū)動(dòng)npn 晶體管的參考電壓和誤差放大器，在該封閉的電源系統(tǒng)中，一部分輸出電壓一直與tl431的vref(參考電壓)進(jìn)行比較。轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)化直流模型如圖2所示，vout與vref通過受傳輸率影響的電阻分壓器進(jìn)行比較，可得到輸出電壓的理論值為vref/α。然而，整個(gè)增益鏈路和各種阻抗均會(huì)影響輸出電壓，如下式所示，其中每個(gè)希臘字母均表示一個(gè)增益，rsol表示開環(huán)輸出阻抗。

vout=(vref-α×vout) ×β×g- rsol×vout / rl (1)

vout= vref×β×g/(1+α×β×g+ rsol / rl) (2)

靜態(tài)誤差=vref/α- vout= vref×(rsol+ rl)/ [α×(rsol+α×β×g×rl+rl)] (3)

　　從式(3)中可看出，增大增益的值有助減小靜態(tài)誤差，提高輸出電壓精度。受增益環(huán)路影響的另一個(gè)重要參數(shù)是輸出阻抗，系統(tǒng)的輸出阻抗可用不同的計(jì)算方法得出。任何發(fā)生器均可簡(jiǎn)化為它的thevenin等效，即一個(gè)電壓電源vth(空載時(shí)測(cè)得的vout，即令式2中的rsol / rl =0)與一個(gè)輸出阻抗rth的串聯(lián)電路。設(shè)當(dāng)負(fù)載電阻rl為閉環(huán)輸出阻抗rth時(shí)，輸出電壓vout可減小至vth/2，以此來計(jì)算輸出阻抗rth，也可將其表示為rscl。令vth/2 = vout求rscl，由式(2)可得：

vref×β×g/(1+α×β×g)/2=vref×β×g/(1+α×β×g+ rsol/rth) (4)

rscl = rsol/(1+α×β×g) (5)

由式(5)可得出如下結(jié)論：

　　1.如果直流誤差放大器的增益較大，且dc較高，則rscl接近于零；

　　2.由于對(duì)反饋返回路徑進(jìn)行了補(bǔ)償，所以，當(dāng)增益隨頻率增大而減小時(shí)，rscl開始增大。阻抗模塊隨頻率增大而增大，說明該阻抗類似于電感；

　　3.當(dāng)增益降至零時(shí)，系統(tǒng)輸出阻抗與無反饋時(shí)的阻抗相同，均為rsol。此時(shí)，系統(tǒng)開環(huán)工作。

　　因此，為了減小靜態(tài)誤差，并降低轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)輸出阻抗，大多數(shù)smps 設(shè)計(jì)人員會(huì)在設(shè)計(jì)中保持較大的直流增益值。這里的直流增益由tl431提供，可以采用如圖3所示的純積分器配置進(jìn)行連接。

　　假設(shè)圖3中的rbias不存在。首先計(jì)算分壓器網(wǎng)絡(luò)rupp和rlow，橋接電流ib應(yīng)大于tl431參考引腳的偏置電流6.5a(最大值)，以減小因偏置而引起的rupp誤差。對(duì)于12v輸出電壓，假設(shè) ib=1ma。由于tl431通過rlow施加的電壓為2.5v，而rupp施加的電流為1ma，因此可以計(jì)算出rlow為 2.5 / 1m = 2.5k，而rupp則等于(12-2.5)/ 1m=9.5k。可進(jìn)一步選擇更小的偏置電流，以減小空載條件下的待機(jī)能耗。橋接電流值確定后，即可計(jì)算rs。rs必須能提供足夠的電流，使光耦合器集電極(或反饋引腳)小于1.2v，以啟動(dòng)空載工作狀態(tài)下的跳周期。在ncp1200中，引腳2和內(nèi)部5v參考電壓間有一個(gè)8k的上拉電阻。如果反饋電流為475a，可將引腳2拉至1.2v (vpin2=5-475×8k)�？紤]到光耦合器在較差情況下有50%的電流轉(zhuǎn)換比例(ctr)，則rs必須小于(vout-2.5-1v) / 950<8.94k，假設(shè)為8.2k。

　　在ctr為150%的較差情況下，表示led中需要的電流較小，如果將8.2k電阻與tl431串聯(lián)，則會(huì)發(fā)生以下情況：

　　1. 輕負(fù)載情況：ifb= 475a，則il = 475/ 1.5 = 316a

　　2. 中負(fù)載情況：vfb= 2.3v，ifb= 337.5a，則 il= 337.5/ 1.5=225a

　　3. 重負(fù)載情況：vfb= 3v，ifb= 250a，則il= 250/1.5 = 1