#开关电源#开关电源最基本的要求是输入电压变化时，输出电压保持恒定，而与此相关的测试如电压调整率、负载调整率等也是衡量开关电源性能的重要指标，实现输出电压恒定的方式是反馈，即输出电压的改变可以反馈至电源管理芯片FB脚（feedback），再通过调节开关管的脉宽实现输出电压动态平衡。

绝大多数开关电源都是使用TL431与光耦组成的反馈电路，非常经典，也应用了很多年。它的优点是精度能满足大多数场合要求，成本低，环路稳定成熟。

箭头所指框内就是TL431与光耦组合

在分析反馈电路之前，先来了解一下TL431的工作原理，TL431内部是一个十分复杂且细致的晶体管电路，电路符号与等效电路如下：

由图可知：TL431内部主要包括2.5V基准源、误差放大器、三极管等。

2.5V的基准电压接在误差放大器的反相输入端，参考电压接在同相输入端，误差放大器的输出端接三极管。注意这里是误差放大器而不是比较器，所谓误差放大器，是通过比较反馈电压与基准电压的差值来产生误差电压，进而调节晶体管的压降。这里晶体管工作在线性区而不是饱和区.

上图为TL431的典型接法，通过配置不同的R1 和R2 的值可以得到从2.5V 到36V 范围内的任意电压输出（Vo＜Vin），输出电压公式：Vout = (R1+R2)*2.5/R2，特别地，当R1=R2 时，Vo=5V。另外，如此应用需要注意两点，一是在选择电阻时必须保证TL431 工作的必要条件，即通过阴极的电流要大于1 mA 。二是这个电路输出电压只能作为作为参考电压，不能用作电源带负载。

开关电源的稳压反馈通常都使用TL431 和PC817，如输出电压要求不高，也可以使用稳压二极管和PC817，下面以典型应用图来分析动态过程。

首先明确两个问题：①此处光耦主要起到两个作用：反馈和隔离。

②这里应用的光耦为线性光耦（普通光电耦合器只能传输数字信号，不适合传输模拟信号。线性光电耦合器是一种新型的光电隔离器件，能够传输连续变化的模拟电压或电流信号，这样随着输入信号的强弱变化会产生相应的光信号，从而使光敏晶体管的导通程度也不同，输出的电压或电流也随之不同。

动态过程分析：

Vo输出电压增大→TL431参考极电压增大→TL431阴极与阳极压降降低、电流增大→光耦初级电流增大→光耦次级电流增大→FB脚电压升高→电源管理芯片降低MOS管的占空比→Vo输出电压减小。反之亦然，如此保障输出电压平稳。

参数选择：

①R1和R2配置输出电压，取值过小，待机功耗过大，取值过大，无法满足TL431 参考输入端电流要求，一般R1取值几K，R2取值在几K到几十K。

②C1与R4串接于TL431控制端和输出端，用来压制低频（100Hz）纹波和提高输出调整率。

③R5的作用是对TL431额外注入一个电流，避免TL431因注入电流过小而不能正常工作，实际上如适当选取电阻值R3，电阻R5可以省略。

开关电源：TL431与光耦组成的电压反馈电路

浅谈一下TL431的工作原理和用法

TL431是一个三端可调分流并联稳压器，提供良好的温度稳定性。典型的动态输出阻抗为0.2Ω，阴极电流调节范围为1-100mA，可以实现2.5V-36V可调的稳压值。可用作并联稳压器，串联稳压器、开关调整控制电路、参考电压等，应用广泛。

尽管如此，但我发现一些对于TL431的讲解并不能让人一目了然，在应用的过程中还是会有很多疑惑，因此秉着分享经验、记录学习的目的和大家讨论一下TL431的工作原理和用法。

一、简单描述
1.符号和封装

图1.符号

图2.封装形式

431系列基准稳压源的符号多如图1所示，看起来像稳压二极管，但别稳压二极管的符号多了一个参考端R。

根据不同的生产厂商有不同的封装形式，具体可参考各个厂商TL431数据手册。

2.功能框图

图3.功能框图

如图3所示，为TL431的内部功能框图，但并不是其真正的内部构造，只是用来简单辅助说明一下原理。假设电源正极连接阴极K端，电源负极连接阳极A端。当参考端R端电压>2.5V时，运放输出高电平“1”，三极管基极电压为高，则三极管集电结和发射结导通，相当于阴极和阳极导通，会拉低K端电压，则需要在电源正极和阴极之间接一个限流电阻；当参考端R端电压<2.5V时，运放输出低电平“0”，三极管基极电压为低，则三极管集电结和发射结均反偏，三极管截止，并联二极管也截止，此时VKA=电源电压。

疑问：这里注意当R端电压>2.5V电压时，运放输出为高电平，那此时三极管处于放大状态还是饱和状态呢？

后面测试说明三极管处在饱和区。

图3(a).三极管导通时

图3(b).三极管截止时

二、测试电路
1.门限输出电压测试

图4.电压测试电路图

如图4所示，在TL431的参考端接一可调电压源，在电源输入端和K端之间接一限流电阻和LED灯，在输出端接一万用表检测输出电压VKA大小。

测试结果表明，当R端电压源电压低于2.5V时，LED灯不亮，且输出电压VKA较大，为17.36V左右，说明VREF<2.5V时，TL431是截止的；当R端电压源电压高于2.5V时，LED灯亮，且输出电压VKA较小，为1.9V左右，说明VREF>2.5V时，TL431是导通的，K端电压被拉低，LED灯导通发光。并且随着VREF（2.5-2.7V）的升高，VKA是降低的，但降低不明显（1.945-1.8V变化），说明当VREF升高时，图3(a)中三极管基极电流IB增大，则集电极电流IC增大了一点点，使得限流电阻上分压也增大了一点点，则VKA的电压被拉低了一点点，三极管处于饱和或临界饱和状态。

2.2.5V稳压电路测试

图5.2.5V稳压电路测试图

（1）测试电路
如图5所示，在输入端接一可调电压源Vin，限流电阻R为2.7K，将TL431的K端与R端接在一起，在输出端接数显万用表测试VKA。

注：由于431只有拉低电压的能力，没有升压能力，要做到稳压，电压源Vin必须要>2.5V，这里Vin初始值为20V。

（2）电路分析
起初当VKA>2.5V时，431导通，K端和A端短接，K端电压被拉低到VKA<2.5V，则431立马截止，K端和A端断开，K端电压又升高到>2.5V，431再次导通，如此循环往复，由于导通截止是一个较快的过程，使得VKA最终稳定在2.5V。

（3）测试结果
Vin为20V时，输出电压VKA=2.51V，降低或增大Vin，VKA均不变，达到了稳压效果。

注：Vin的大小需使得IKA在1-100mA之间，即1mA<(Vin-2.5)/R<100mA，保证调节Vin使得5.7V<Vin<272.5V即可。

3.可调稳压电路测试

图6.可调稳压电路测试图

（1）测试电路
如图6所示，在输入端接一可调电压源Vin（初始设置为20V），限流电阻R为2.7K，R1为10K电阻，R2为10K可调变阻器，在输出端接数显万用表测试VKA。

（2）电路分析
上电后，TL431还未导通之前，IREF=0，根据串联分压原理，VREF=VIN/(R+R1+R2)*R2=8.81V,则VREF>2.5V，TL431导通，则VKA被拉低。VKA被拉低后，导致R1、R2上分压降低，则VREF降低，当VREF降低到<2.5V后，TL431截止，VKA电压又上升，R1、R2上分压增大，VREF电压又回升，当VREF电压回升到>2.5V后，TL431又导通，VKA又被拉低，如此循环往复。因此参考端的电压始终动态稳压在2.5V。

那么如何分析输出端VKA的电压呢？

根据之前的功能框图，431参考端R端接在运放的同相输入端，理想情况下，当运放的输入阻抗在兆欧以上，可以根据“虚断”原则认为运放的输入端无电流，即IREF=0，且VREF=2.5V，因此

查看手册可知，Iref最大为4uA，实际VKA便多了一项Iref*R1，mV级别（4uA*10KΩ=40mV）的电压。

（3）测试结果
当R1=10K，R2=10K时，输出电压VKA=5.094V，调节电源电压Vin的值，输出稳压值保持不变，始终为5.094V。

调节R2，减小R2的阻值，VKA增大，且调节电源电压Vin的值，输出稳压值保持不变，符合上述分析。

总结
基于上述三个测试电路分析了TL431的工作原理，TL431可实现开关控制、2.5V-36V稳压输出，实验者可自行测试。其实在实际使用中，431系列基准稳压源的工作原理基本一致，比如LTL431，可作为TL431的替代，在之后的博客中，会分享431基准稳压源在开关电源电路中的应用。
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4n35光耦引脚图_什么是光耦的电流传输比CTR，在线性光耦与普通光耦有什么不同...

一、什么是光耦
光电耦合器是一种以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。

光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED)，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。

1、光耦合器的特点

由于信号单向传输，输入端与输出端完全实现了电气隔离，输出信号对输入端无影响，因此光耦具有抗干扰能力强，工作稳定，无触点，使用寿命长，传输效率高特点，广泛用于电气绝缘、电平转换、信号传输等场合。

二、线性光耦与非线性光耦区别
开关电源常用的是线性的光耦，与普通光耦合器主要不同的是它的电流传输比CTR不太一样，这是一个非常重要的参数，电流传输比是光耦合器的重要参数，通常用直流电流传输比来表示。当输出电压保持恒定时，它等于直流输出电流IC与直流输入电流IF的百分比，即CTR=ΔIC/ΔIF。

如下图是CTR-IF特性曲线，对于线性光耦，这个曲线呈近似线性，而对于普通的光耦，这个曲线呈现呈非线性关系。线性光耦的电流传输特性曲线接近直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制

对于线性光耦，它适合传输模拟电压或电流信号，这样能使输出与输入之间呈线性关系，这类光耦适合于开关信号的传输，不适合于传输模拟量。开关电源中常用的光耦是线性光耦，比如我们经常用的PC817，它的电流传输比CTR为80%~160%。

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TL431恒流电路典型应用分析(不断反馈直到平衡)

TL431内部可简单看成一个运放和一个NPN型三极管组成，其中VREF为内部参考电压，约为2.5V。根据运放虚短特性，当将TL431引脚Vref接入反馈回路时，内部运放就会控制三极管动作，使得Vref引脚电压趋近2.5V。

TL431典型应用一

这里将引脚Vref直接与输出相连，TL431为了保证Vref引脚电压等于内部参考电压（2.5V），通过内部调节，电路中VKA输出等于2.5V。这里的应用比较简单，可用于给单片机ADC采样电路提供高精度参考电压。具有电路简单，成本低的特点。

内部实现原理如下图所示：

TL431典型应用二

如果想要TL431输出更高的电压时，该如何实现呢？前文提到在具有反馈回路时，TL431的Vref引脚电压始终为2.5V，这里想到的就是将输出电压进行衰减，然后送入到Vref引脚。最简单的衰减电路，就是使用高精度电阻进行分压了，即可得到准确的输出电压。下图利用两个电阻，实现5V电压输出。

内部实现原理如下图所示：

两个典型应用，足以说明TL431使用方法。打好了基础，下面就进入文章正题。如何使用TL431搭建高精度恒流电路呢？

TL431恒流电路

直接上图，电路十分简洁，一个三极管，两个电阻，一个TL431，便构成了恒流电路。电路中电流通过三极管，2.5K电阻到地，只要有电流流过，电阻两端就会存在压差，压差的大小由电流来决定。根据前文可知，如果此时将TL431的引脚连接到电阻上（三极管发射极），电路便会进行调节，使得电阻两端压降等于2.5V。通过简单计算可知，此时电路输出电流为1ma。

仿真结果（使用实物模型）：

是不是很简单，在此基础上，可以设计出多种应用电路。这篇文章就分享到这里了，有兴趣的朋友可以试着将其应用到你的设计中。

TL431恒流电路典型应用分析-电子发烧友网

TL431工作条件 - 百度文库

TL431同相端输入的负反馈，信号误差放大器原理分析：

431稳压原理好像也是同相端负反馈控制运放输出高低电瓶切换，进而控制三极管通断周而复始稳压

负反馈，并不一定把反相端和输出连接，只要整体环路能够成负反馈就行（TL431内部运放HE S和三极管的反馈和TL431，光耦，UC3842和最终输出电压以及分压进入TL431形成的外部整体反馈）。例如tl431

开关电源中431同相参考端和输出连电阻电容，形成TL431内部运放和三极管的反馈通道也是和2.5伏稳压原理相同。至于电容则类比运放积分电路，还有二阶的，对小信号利用电容充电微分特性进行分析

电容容量值决定运放能通过的频率范围，高低通带宽滤波器的原理

普通运放和参考电压形成的反馈通道微调下臂电阻可以控制最终输出电压的原理：下臂电阻Rf1改变后，引起反相端电压变化，而为了使反相端和正相端电压相等，闭环反馈会不断调节输出电压的值，使的Rf1上的电压和正相端参考电压相等，达到最后的平衡

TL431也类似的，只是Rf1接入的TL431内部的同相端，（但是也形成的负反馈，因为同相端电压增大，输出端电压就变下，反之则输出端电压增大，所以也是负反馈）

TL431是一种可控精密稳压源，可以用两个电阻设置输出电压，范围从基准电压Vref（2.5V）到36V。它的典型动态阻抗为0.2Ω，可以代替稳压二极管在数字电压表、运放电路、可调压电源、开关电源等应用中使用1。其工作原理是：当输出电压Vo上升时，取样电压Vr也随着升高，这使得取样电压大于基准电压Vref，误差放大器输出升高致使晶体管Q1导通，集电极电位下降，输出电压Vo也下降2。在电路中，当R1和R2的阻值确定时，两者对V0的分压引入反馈，若V0增大，反馈量增大，TL431的分流也就增加，从而又导致V0下降。这个深度的负反馈电路必然在REF端的电压等于基准电压处稳定，此时V0=(1+R1/R2)Vref。选择不同的R1和R2的值可以得到从2.5V到36V范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2时，V0=5V3。需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1mA。因其拥有优越的性能、价格低，TL431被广泛应用在各种电源电路中

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