tl431基准稳压源+稳流原大神快来分析还有升级空间吗？

lexmi · 发表于 2022-6-1 00:12

先上图，图里面的431也可以是别的基准源（比如LT1004之类的）甚至可以是一个简单的稳压二极管。需要说明的时，此电路并非本人原创，也不知道作者是谁，偶然看到后，分析了一番觉得设计得很精妙。实际使用时工作也很稳定，所以分享给大家。

电压基准芯片大家都用过吧？比如最常见的431，串一个电阻连接到VCC和地之间，就可以获得2.495V的基准电压。虽然简单，但是我们实际使用时候肯定都会遇到这样的情况，那就是如果供电电压发生了变化，那么因为通过431的电流也会相应的发生变化，导致431输出的基准电压也会在一个很小的范围内浮动。这个浮动大小受431生产工艺的影响较大，大多时候因为这个浮动范围很小，所以可以不去理会，但是在对基准源的稳定性要求高的场合就不行了。一般的解决方案是使用更高精度的基准芯片，比如前文提到过的LT1004；又或者是进行一次预稳压，即使用线性稳压器件如78XX之类的稳压器先获取一个相对稳定的电压用来给基准芯片供电。

那有没有第三种方法呢，那就是本文开头提供的电路了。即利用运放获得一个稳定的恒流源给基准芯片供电。具体怎么实现的，我们来分析一下。

首先，刚上电的时候，运放输出端肯定是没有电流输出的。此时，431尚未启动，对地表现为断路。由于电阻R7的存在运放的非反相输入端获得了一个初始电压（理想情况下此电压应该等于VCC，因为后续电路的影响可能达不到，但肯定能使运放开始输出电流），此电压高于反相输入端的电压（反相端初始因为运放没有输出电流所以电压为0），于是运放输出端开始输出电流，431两端的电压开始升高，直到431正常启动。此时，因为431的存在，运放的非反相输入端电压恒定为2.495V。根据运放特性，运放会竭力保证反相输入端的电压等于非反相输入端，由于R5和R6的分压，运放输出电压为2.495/R5 * (R5+R6) = 3.86V可以满足要求。此时这个电路达到了稳态，431的工作电流为(VCC-2.495)/R7 +(3.86-2.495)/R4，因为R7阻值巨大，所以可以认为431工作电流=(3.86-2.495)/R4=0.002A即2mA，为手册上推荐的最佳值。

然后我们来看看VCC的电压波动时会发生什么。还是因为R7是一个阻值巨大的电阻，根据上面的计算公式，VCC每变化1V，431的工作电流变化1/R7 = 0.0000005A=0.5uA。连1微安都不到。所以除非VCC电压有成百上千V的变化，否则对431工作电流的影响都是微乎其微。431永远工作在2mA的恒定电流中，任VCC如何变化，都不会发生改变。保证其能一直输出稳定的参考电压。