基于TL431的低壓差直流穩(wěn)壓電源設計

　　3．1 控制環(huán)節(jié)設計

　　控制環(huán)節(jié)回路等效圖如圖2和圖3所示，其中圖2為比例電壓增益原理圖，圖3為電流放大原理圖。

　　按照圖2和圖3，可得出控制環(huán)節(jié)回路方程：

　　式中，Irg為運放UA的輸出端1的輸出控制電流。

　　由式(2)可知，Irg通過控制VQ2啦的電流IC2控制VQ1的基極電流，IB1，R8控制調(diào)節(jié)管VQ2，進而控制VQ1的輸出電流IC1，VQ2是與 VQ1形成串聯(lián)負反饋，無需進一步放大VQ1的輸出電流IC1，用R8對IC1分流。電路輸出電壓Vcc為5 V，驅(qū)動額定負載是350 Ω，供電電源是標準7 V輸出的電池。運算放大器選LM358，取R1、R2為10 kΩ，TL431電流范圍是100～150 mA，選用R1=3 kΩ，符合要求。VCC=(1+R2/R1)x2．5=5 V。合理選取R8和R9的電阻值，使VQ1和VQ2均工作在線性區(qū)。

　　3．2 調(diào)整管的選取與靜態(tài)工作點的設置

　　調(diào)整管VQ1和VQ2主要參數(shù)：(1)反向電壓VCEO不小于Vin的2 倍的裕量；(2)最大允許電流ICM，不小于輸出電流I0的2倍的裕量；(3)耗散功率PCM應在功率損耗的安全區(qū)內(nèi)；通常為了安全可靠，參數(shù)應按照實際值的幾倍選取。設置適當?shù)撵o態(tài)工作點(即確定基極靜態(tài)電流Ih，發(fā)射極電流Ie，集電極一發(fā)射極靜態(tài)電壓Uce)，可以在保證輸出穩(wěn)定精度的同時使調(diào)整管的損耗最小。合適的靜態(tài)工作點首先要求調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，其次要滿足電網(wǎng)和負載波動情況下，Ib、Ie、Ucc盡量小，以減少損耗。設置靜態(tài)工作點要選擇合適的驅(qū)動管VQ1和偏置電阻R8、R9。VQ1的靜態(tài)工作點為：

　　式中，Irg為運放的控制輸出信號，Vin為電源電壓，Vcc為5 V輸出電壓，RL為額定負載200Ω，VD是二極管導通電壓0．7V。

　　由式(3)和(4)可以確定VQ2的參數(shù)，然后，計算電阻R9：

　　使用放大倍數(shù)β1、β2在30-80之間的調(diào)整管，放大倍數(shù)較大的調(diào)整管消耗功率較小，但穩(wěn)定性降低，這里選取β為50，設計供電電源在5．2～9 V之間波動，為了防止電源電壓高時燒毀調(diào)整管VQ2，加約1 kΩ的電阻R8以限流保護。