TL431 模擬與實作 問題

s31167

上網看完計算公式後，實際做做看，上論壇來請教一 下

實際接線，量測到如下

跑模擬也吻合


但改一下應用，Vk=1.8V  Vref=2.7V  這我就不太懂為什麼會這樣!

跑模擬數據，結果也不一樣



看過站上大大們貼的教學，有些和google到的教材一樣! 還是一樣看不懂!
這Vk=1.8V 和 Vref=2.7V是怎麼來的?

duke83

431 的接法不正確當然模擬電路就會算不對。

431 的 REF 接腳經過電阻分壓後應是 2.5V 431 才能正常工作，這種錯誤接法 2K 1K 分壓後是 4V 太高，接到 431 後 REF 被內部保護元件拉下來到 2.7V（REF 電壓應低於 CATHODE），Vka 也被拉到很低才會成為 1.8V。

看一下 431 內部簡化電路就能知道 431 的動作原理，REF 電壓從比較器的正端輸入，只要 REF 電壓比內部 2.5V 高輸出電晶體就會一直導通。
REF 分壓電阻不正確的接法無法給 431 回授去做比較，所以 431 現在的輸出處在全導通的狀況下。



這個情況下模擬電路是 1.08V 而實際量到是 1.8V 這是因為模擬軟體與實體的 431 輸出電晶體的 Vce(set) 數值不一樣所致。

ysc

修改後的電路不正常是因為您把2k接到12V電源，這樣回授就不正確了，要接到TL431的輸出才會構成回授迴路，才能正確穩壓。

jason680

樓上幾位高手,已經點出問題...

那我就用"慢動作"來說一下...




首先,我們把方向,改成跟你畫的電路圖一樣
然後把TL431,換成等效的電路圖來看(右圖)

然後"慢動作"....
1. 一開始,我們假設都沒有電...
所以TL431的電晶體是Turn off(沒導通)...

2. 接下來算 R1與R2中間那個點的電壓(Vb)
  因為TL431的電晶體是Turn off, 我們就當沒接TL431
所以Vb 就會是 12V跟三個電阻的分壓
Vb = 12 * R2/(R1+R2+R3)
註: R1=2K, R2=1K, R3=500 ohm
Vb = 12* 1K/(1K+2K+0.5K) = 12 /3.5 = 3.43V(四捨五入後)
我們先算 Vb在TL431電晶體Turn off狀態下, Vb是不是能超過2.5V(TL431的Vref)
如果 不能超過...接下來,就不用算,因為 TL431相當於沒工作(沒接一樣)...

因為我們是慢動,解析問題....
所以Vb不是從0(沒電)到上電,一直跑到3.43V
而是Vb在三個電阻分壓且 "沒有外界電路"改變(電壓/電流)特性下,會變成3.43V(在Vcc=12V時)


上圖, TL431電晶體Turn off 情形下, "單純"三個電阻分壓的情形...

剛剛我們有說...是在"沒有外界電路"改變(電壓/電流)特性下...

那什麼是 "有外界電路"改變(電壓/電流)特性下...
那就是TL431的工作條件... Vb >Vref(2.5V,一般都採2.5V)
也就是 上圖的Vb在大於2.5V之後,就發生一些變化
TL431電晶體Turn on,改變了原有的(電壓/電流)特性
這時Va,Vb...不能再用原來的簡單分壓來算....



當Vb > 2.5V時 TL431電晶體Turn on, 加大了R3(500 ohm)的電流
R3電流變大, 壓降變多, Va = 12 - R3的壓降, Va跟著變低
Va 變低, Vb= Va* R2/(R1+R2) => Vb = Va * 1/3, Vb也跟著變低了...

這時候有一個現象...
Vb 從小於2.5V, 慢慢變大, 當超過2.5V時...由剛剛上面的推演...
最後跑了一圈回來,又讓Vb變低...

註:這個過程又叫 "負"回授,就是Vb增加,經過電路作用,又返迴影響Vb,叫做"回授",
如果返迴是同向(Vb增加,返迴又增加)叫正回授
如果返迴是反向(Vb增加,返迴要減少)叫負回授

於是Vb在2.5V的時候會一直....一下增加, TL431電晶體Turn on, 照成 Vb又低於2.5V
Vb又低於2.5V,TL431電晶體Turn off, R3電流減少(壓降變少),Va變高, Vb跟著又變高
所以 Vb 最後就是
1. 比2.5V高, 繞一圈回來,又要變低
2. 比2.5V低, 繞一圈回來,又要變高

我們剛剛....都是慢動作,但在電路(的電子)上,反應是光速...
所以最後...
Vb不能比2.5V高, 又不能比2.5V低...所以就會等於2.5V

所以,在"正常"的TL431偏壓設計下, Vb就會等於Vref=2.5V
註:以上沒有討論誤差,溫度漂移,...等等問題

Vb = 2.5V, 跟據分壓
Vb = Va* 1/3,
Va = Vb *3 = 7.5V


接下來,我們來看,下一個圖....
為什麼被認為是 (電路)"設計"錯誤...


(這裏就不再細細,慢慢講...如果以下沒聽懂,
回頭看上方的過程,把它弄熟,就會懂...)

首先 Vb一樣是大於2.5V之後, TL431電晶體Turn on,
照成R3(500ohm)電阻有電流流過....
接下來.....嗯!
Va =12V, 沒變也...(除非你能把12V拉下來---讓12V過載--但這樣設計也有問題)
Va 沒變, Vb=Va*1/3 => 自然Vb也沒受影響(大於2.5V,就讓它大於2.5V)
這時, Vb 愈來愈大, TL431只能"盡全力"把電晶體Turn on,把Ic"開到"最大
Ic電流開到最大, Vc電壓自然變很小(有一定的程度)...

細節不再細細討論,就好像闖紅燈,會"沒事/輕傷/重傷/死亡"---就不用討論,別闖紅燈就對了
結論,就是 "設計"錯誤,知道錯誤了,改過來就好,用對的電路...

雨知波自行維修

「跑模擬也吻合」，那個畫電子圖，那裡下載的，

gsm7

.......說的太難了，我也看不懂。

要能理解問題所在，第一得先知道 431 的工作原理。

要講 431 工作原理，前提是要先知道稽納二極體的工作原理。

要知道稽納二極體的工作原理，不用講到原子層級，就單從應用面來看就好。

簡單提一下，稽納二極體的功能，是兩端 (A/K) 能保持一定值的電壓。

為什麼能保持一定值的電壓？它是透過導通電流來完成這件事情的，所以要配合電阻使用。

為什麼要配合電阻？導通電流後會維持一定值的電壓？

這裡就是很重要，也是很難的一個切入點。真的知道之後，才能繼續講下一步。

431 簡單看來是稽納二極體的進化版本，玩到最後，可以變化出無窮無盡的應用出來。

shamash

雨知波自行維修 發表於 2017-12-27 07:59 PM
「跑模擬也吻合」，那個畫電子圖，那裡下載的，

模擬器下載處
https://www.mouser.tw/multisimblue/

s31167

jason680 發表於 2017-12-27 02:03 PM
樓上幾位高手,已經點出問題...

那我就用"慢動作"來說一下...

感謝你回復的內容，鞭辟入裡、圖文並茂!
大致上能理解您的解說!
冒昧想問一下，那實際量測出來1.8V的狀況，有辦法計算嗎?
另外，Vref點，量測到的數據，也有辦法計算出來嗎?
謝謝!

s31167

ysc 發表於 2017-12-27 12:01 PM
修改後的電路不正常是因為您把2k接到12V電源，這樣回授就不正確了，要接到TL431的輸出才會構成回授迴路，才 ...

目前看到很多POWER電路，回授部分
TL431都是這樣接的

ysc

s31167 發表於 2017-12-28 02:16 PM
目前看到很多POWER電路，回授部分
TL431都是這樣接的

那意思不一樣啊！您改接的是固定電源，而電源供應器主迴路的週期比是受這棵TL431控制的，也就是有形成封閉回授迴路。

輸出電壓->TL431->光耦合->主迴路->變壓器->輸出電壓

輸出電壓太高->TL431導通大->光耦合LED較亮->主迴路週期比降低->輸出電壓降低

輸出電壓太低->TL431導通減少->光耦合LED亮度低->主迴路週期比降高->輸出電壓升高

jojoling

s31167 發表於 2017-12-28 02:09 PM
感謝你回復的內容，鞭辟入裡、圖文並茂!
大致上能理解您的解說!
冒昧想問一下，那實際量測出來1.8V的狀況 ...

實際量到1.8V如何得知：
1.翻使用那顆的官方文件。
2.實際量測。

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431b.pdf
page 23.
TL431's output low level voltage in open-loop/comparator mode is ~2 V

模擬軟體不一定有錯，只是它模擬元件的參數非你用的( or out of date.)

ciko.ciko

s31167 發表於 2017-12-28 02:16 PM
目前看到很多POWER電路，回授部分
TL431都是這樣接的

1.請參考此偏視訊說明.https://www.youtube.com/watch?v=yXBGA_B73UQ&feature=youtu.be
2.內容來自內部視訊教學篇之一.http://bbs.pigoo.com/thread-66599-1-1.html

雨知波自行維修

shamash 發表於 2017-12-27 10:56 PM
模擬器下載處
https://www.mouser.tw/multisimblue/

要寫註冊資料，它是試用版嗎，還是永久免費，

shamash

雨知波自行維修 發表於 2017-12-28 09:03 PM
要寫註冊資料，它是試用版嗎，還是永久免費，

永久免費

tom4318

請問一下tl431, 如何取用,謝謝!

ciko.ciko

tom4318 發表於 2017-12-29 05:07 PM
請問一下tl431, 如何取用,謝謝!

按元件庫中的右方search...欄位,跳出component search畫面,在畫面中間的component輸入TL431,接著 按search鍵即可.

scottwang

我看國外玩multisim的以學生族群居多,一般玩電子的以LTspice居多,免費免註冊.
http://bbs.pigoo.com/forum.php?m ... p;highlight=ltspice

tom4318

ciko.ciko 發表於 2017-12-30 12:49 AM
按元件庫中的右方search...欄位,跳出component search畫面,在畫面中間的component輸入TL431,接著 按searc ...

謝謝ciko.ciko告知 ,MultiSIM BLUE 搜尋不到,應該是此版的問題。

jason680

s31167 發表於 2017-12-28 02:16 PM
目前看到很多POWER電路，回授部分
TL431都是這樣接的

你的回覆...成語"鞭辟入裡",說明中文造詣不錯...
(我是在成語大挑戰才知道這成語...)

不過話又說回來,你對電路的感受力可能少了某些東西(負回授)...



註: 看得懂圖,就不用看以下說明 ----------------
我把你的圖 給簡化了---不影響觀念解說,都去除,留下重點部份...

1. V增(電壓增加)
  當輸出(DC+)的V增,接著經R11與R13分壓

2. V增(電壓增加)
    Q3(TL431)的ref電壓跟著增加(大於2.5V),接著Ika增加

3. I增(電流增加)
  Q3(TL431)的Ika增加, 接著光耦合的發光LED(U1-B)電流增加

4. I增(電流增加)
  光耦合的發光LED(U1-B)電流增加, LED發光量也跟著增加

5. I增(電流增加)
  光耦合的LED(U1-B)發光增加,接下來光電晶體(U1-A)電流也跟著增加

6. V減
   由一級(次)側,光電晶體(U1-A)電流增加,經過不算"簡單"過程...
  影響二級(次)側,電壓減少...

由於 6. V減最後又影響 1. V減,再接著2. V減....

由1. V增(或說2.V增)經過電路繞了一圈又回到1.V減(或2.V減)....
就之前說的...
正回授: A點(V或A)增加 ==>經電路迴路結果 ==>回到A點,結果又增加, 稱正回授
負回授: A點(V或A)增加 ==>經電路迴路結果 ==>回到A點,結果變減少, 稱負回授

負回授的特性,就是我們一般觀念中的 多退少補
例如:
你要 DC out = 12V,   12V /2.5V = 4.8倍, 所以分壓電阻比 1:3.8
你要 DC out = 5V,     5V /2.5V = 2倍, 所以分壓電阻比 1:1
你的輸出大於 5V, 分壓大於2.5V, 經TL431及其他電路,又把DC out(5V)拉下來
你的輸出小於 5V, 分壓小於2.5V, 經TL431及其他電路,又把DC out(5V)拉上來
多退少補, 比5V多,就退(減少), 比5V少,就補(增加)
最後 就會穏定在你想要的5V.
回頭去看,你知道的電路圖,去推演看看...能不能有多退少補結果,
如果有則是正常(電路), 如果 沒有 你就要想是不是有什麼問題
註:在這多退少補的切換就是switch的切換頻率,也是雜訊頻率...

註: 因為這個負回授過程是多退少補,且經過不少元件,只要有個環節出問題,
整個電路就失控,所以輕則保險絲燒毀或者整個負回授相關電路元件一一陣亡...








補充內容 (2018-1-2 04:00 PM):
多看(網路)資料,應該會讓你更了解PowerSupply...
http://www.scientech.com.tw/CH/service/images/sps.pdf

s31167

jason680 發表於 2018-1-2 02:34 PM
你的回覆...成語"鞭辟入裡",說明中文造詣不錯...
(我是在成語大挑戰才知道這成語...)

感謝你! 原本想要對您評分，但不知道為什麼找不到這選項，非常感謝你的講解!