在V/I转换那个篇章里面看到了TL431的内部架构,那我们这一篇一点点的解析TL431的构成,首先TL431的内部详细原理图如下图1所示,为了便于理解我对管子进行了标注,倒时候我们好分析
图1:TL431内部原理图
拿到原理图后我们先简单的拆分,Q10和Q11就是达林顿管,控制Cathode的电压的Q2的作用完全就是二极管,如果REF低,Q10,Q11不怎么导通,释放CATHODE.
控制输出管的只有Q4和Q9以及Q2,TL431典型接法就是将REF和CATHODE 接一起,那么Q2是负偏,那么我们就可以先排除掉Q2,Q1此时的作用就是二极管,我们将图转换成反正图.如下图2所示.
图2:TL431仿真图
此时Q3-Base减去Q3的VBE等于Q3发射极的电压,Q6就是满偏,就直接到R7下来到Q7就结束,此时用Q7来控制Q4的输出电流,Q4的电流又被分给Q9和Q8,如果输入电压高Q9分得的电流就高,如果输出的电压低,就被D1钳位.把Q9释放.
Q7让Q1的集电极电压最大等于Q7的VBE,那么我们可以把电路简化成以下电路,如图3所示.
图3:简化电路
实际上的TL431内部管子β应该是不一样的Vbe应该也不相同,随着IC的变化Vbe也是会变化的,需要注意,看图3简化图知道,Q2和R2以及R3和Q1两个电压相同,所以R2和R3的电流和(Q2,R2)电流成比例的.
在看图4,在图4上对节点做了一些标注.
图4:仿真标注图
R1和R2共享A点的电压,但是当输入电压上升时候,Q2的VBE几乎不变,Q8的IC也几乎不变,此时Q7的IB上升,当Q7的IB上升时候,Q7的IC也上升,此时Q4的IC也上升,Q9的IB也上升,导致Q9的IC增大,从而使的Q3-Base稳定在一个值,我们先看看当电源输入为5V时候Q3-Base的输出以及,电源输入为10V时候Q3-Base的输出.仿真结果如图5所示.
图5-1:输入电压为10V时候输出电压
图5-2:输入电压为5V时候输出电压
再把电路接成TL431的调压结构如下图6所示,看仿真结果如图7所示.
图6:TL431接成调压架构
图7:仿真结果
在回过头来看图1,图1中的Q1和Q5又形成达林顿管,这样我们用431_REF脚的时候使用分压操作时候分压会比较准,电阻上不需要太多的电流流入IB.不会对分压结果造成什么影响.
仿真代码:
V1 V1_P 0 10
R1 R4_N R1_N 2.4k
R2 R4_N R2_N 7.2k
R3 Q1_E 0 800
R4 Q3_E R4_N 3.28k
R5 R9_N R5_N 800
R6 R9_N R6_N 800
R7 Q6_E R7_N 4k
D1 Q4_C D1_N D1N4148
R8 R8_P R8_N 1k
R9 V1_P R9_N 500
R10 R9_N R10_N 1K
R11 R10_N 0 1K
Q1 R2_N R1_N Q1_E 0 Q2N2222
Q2 R1_N R1_N 0 0 Q2N2222
Q3 R9_N D1_N Q3_E 0 Q2N2222
Q4 Q4_C Q5_B R6_N 0 Q2N2904
Q5 Q5_B Q5_B R5_N 0 Q2N2904
Q6 Q5_B Q3_E Q6_E 0 Q2N2222
Q7 R7_N Q7_B 0 0 Q2N2222
Q8 Q4_C R8_P 0 0 Q2N2222
Q9 R9_N Q4_C 0 0 Q2N2222
V$IPROBE1 R1_N R8_N 0.0
.GRAPH IPROBE1#p axisType="auto" persistence=-1 curveLabel="Q8" analysis="tran|ac|dc" xLog="auto" yLog="lin" nowarn=true disabled=false
V$IPROBE2 R2_N Q7_B 0.0
.GRAPH IPROBE2#p axisType="auto" persistence=-1 curveLabel="Q7" analysis="tran|ac|dc" xLog="auto" yLog="lin" nowarn=true disabled=false
V$IPROBE3 R10_N D1_N 0.0
.GRAPH IPROBE3#p axisType="auto" persistence=-1 curveLabel="Q3ib" analysis="tran|ac|dc" xLog="auto" yLog="lin" nowarn=true disabled=false
.GRAPH R9_N curveLabel= Q3-base nowarn=true ylog=auto xlog=auto analysis=tran|ac|dc disabled=false PROBEREF=Probe1
.GRAPH Q3_E curveLabel= Q3-emitter nowarn=true ylog=auto xlog=auto analysis=tran|ac|dc disabled=false PROBEREF=Probe2
.GRAPH R4_N axisType="auto" persistence=-1 curveLabel="R4_N" analysis="tran|ac|dc" xLog="auto" yLog="auto" nowarn=true disabled=false PROBEREF=Probe3
.GRAPH R1_N axisType="auto" persistence=-1 curveLabel="q2" analysis="tran|ac|dc" xLog="auto" yLog="auto" nowarn=true disabled=false PROBEREF=Probe5
.tran 1m
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