TL431的工作原理和仿真验证

TL431是一个看起来非常简单的器件，通常作为并联型电压基准用于反激电路。其内部等效原理图如下图由精确电压基准和运算放大器，NPN管与二极管构成。

另外431还可以开环作为具有集成基准的比较器使用，开环配置的TL431通常用作电压比较器、欠压监测器、过压监测器、窗口电压检测器和许多其他类型的用途。本文主要讲解在开环配置中TL431的工作原理与设计方法。

一、工作原理：

输入电压被送入REF引脚，并与内部参考电压(Vref)进行比较。如果REF引脚上的输入电压小于参考电压，则框图中的晶体管保持关闭状态，充当阴极和阳极之间的开路。在这种状态下，Vsup和Vout(在此原理图中也称为VKA)是相等的，并且产生逻辑“高”输出。相反，如果REF引脚上的输入电压大于参考电压(Vref)，则框图中的晶体管导通，电流在阴极和阳极之间流动。在这种状态下，VKA(low)和Vout相等，产生一个逻辑“low”输出。

①：当VIN

②：当VIN＞VREF VOUT=VKA(Low)

二、仿真验证：（内置REF=1.24V）

1. VIN

VOUT=VSUP=3.3V

Vsup和Rsup必须设计成至少提供最小阴极电流(IKA)，但它们不得超过数据手册中绝对最大值所示的最大阴极电压（36V）或电流值（18mA）。设置为Vsup的值将是“高”状态的输出值。

2. VIN>VREF 输出低电平 (VIN:0~3.3V) （VOUT：~1V）

VIN=3.3V，VOUT=0.912V ;VIN=1.25V,VOUT=1.15V

VIN越大，内部NPN所受驱动力越强，VOUT 越小。

“低”状态将由Vref的特征值及其依赖项(如IKA、Iref和温度)设置。下图显示了TL431的VKA受温度，IREF随着IKA的变化曲线。全温度范围内，当IKA约等于2mA, IREF约等于100uA,温度变化范围为85℃~-40℃时 ΔVKA（即ΔVOUT） 约400mV。

设计参数：

设计参数	示例值
输入电压范围(VIN)	0~3.3V
输入电阻（RREF）	10kΩ
阴极电流（RSUP）	3.3mA
输出电平（VKA/VOUT）	1V~VSUP

知道了开环431的工作原理，考虑VKA 变动裕量就可以灵活设计所需要的电路。