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我们来谈谈比较流行的TL431的几种恒流方式。

本文引用地址: http://embed.21ic.com/hardware/circuit/201712/49914.html

1、单个TL431恒流电路

 

1.jpg

如上图,即是利用单个TL431恒流的示意图

原理:此电路非常简单,利用了431的2.495V的基准来做恒流,同样限制了LED上面的压降,但优点与缺点同样明显。

优点:电路简单,元器件少,成本低,因为TL431的基准电压精度高,R12,T13只要采高精度电阻,恒流精度比较高

缺点:由于TL431是2.5V基准,故恒流取样电路的损耗极大,不适合做输出电流过大的电源

此电路的致命缺陷是不能空载,故不适合做外置式的LED电源。

这个电路的恒流点计算相信大家都知道:ID=2.495/(R12//R13)

取样电阻R12,R13的功率为PR=2.495*2.495/R13),对于小功率电源来说,这个功率的损耗相当可观,所以不建议采用此电路做电流大于200mA的产品

 

2.jpg

2、单个TL431恒流改进型电路

如上图,即是利用单个TL431恒流的改进型示意图

原理:此电路同样是利用了TL431的2.495V的基准来做恒流,跟上面的电路不同点在于减少了电流取样电路的电压,只要合计设计R12,R13,R14的值,可以限制LED上面的压降

优点:电路简单,元器件少,成本低,跟上面电路相比,显著降低了取样电阻的功耗,恒流精度很高,克服了上面的电路不能空载的致命缺陷,当有个别LED击穿时,可以自动调整输出电压

缺点:当输出空载时,输出电压会有上升,上升幅度由电流取样电路电阻与R12,R13的比值决定。

其实这个电路的真正缺点是:当单个LED的压降一致性不高时,恒流点也会相应发生变化。

比如最常见的12串的LED灯,最低压降为35.5V左右,最高回到37.4V左右(个人的经验,当然不同厂家的情况会不一样),那么恒流精度就会相差到5%-8%

3、两个TL431恒流电路

 

3.jpg

这个电路还有个最大特点是:在某个范围内可以精确的恒压恒流。

4、3个TL431恒流电路

 

4.jpg

其实这个电路是在图3的电路基础上增加了一个恒压电路而已。

5、由TL431组成的高精度的恒流源

 

5.jpg

6、二个TL431组成的LED恒流电路图及原理分析

此电路的特点:

1.输出端无过压,开路保护,当输出电压过高的时候容易烧坏TL431及光耦,因此电路只能适合输出电压不超过36V的场合,(这是431的Vak电压决定的,如果在光耦上面串稳压管可以提高输出电压范围)

2.电路的精度由U2与RCS保证,由于TL431的精度是比较高的。RCS的选择基本上决定了精度。

3.D4148可以用其他二极管来代替,这个二极管还有一个比较有意思的作用,可以作为温度控制,利用二极管Vf的负温度系数,当温度过高的时候,能够自动限流,相当于此时RCS上的电压由二极管钳位了,不过一般要到这种程度,温度得相当高了。

4.R5R4可以自己调整,提高R5的话,Rcs就会选得越小,这样功耗也可以小,但实际上电阻匹配也是件相当麻烦的事,所以必须折衷考虑!

5.此电路中,损耗集中在RCS与R5上,绝大部分集中在RCS上,损耗由于电压基准相当小了(为零点几伏),故最大损耗为Rcs*Iout*Iout,正因为如此,此电路的电流大小不要超过1A。

 

6.jpg

先对此图各个电路元件作一分析:

1.电源整流经Cout滤波后,接在LED灯珠上。Css为U1TL431提供一个软启动电路,在此分析时可以不管。

2.图中对环路补偿作了简化,只利用了一个C1来调环路增益,可以满足一般性的要求,如果要更进一步的要求,可以增加环路补偿的电路,可以参考常规的电路环路补偿设计,此处考虑到本帖的性质,不做过多评论。

3.二极管D4148用来提供过流或是短路保护,当电流突然过大时,二极管导通,强制电路电流不超过Vf/Rcs(Vf为4148的管压降),从而反馈给原边,如果考虑成本,此二极管可以不要。

4.电路中U1在电流小于额定电流,也即没达过流保护时,是不动作的,电路处于开环工作状态。A点的电压通过U2的作用,钳位在2.5V左右。

5.U2作用是提供给U1一个基准电压,这个电压由R4R5的分压决定,按照此电路中的参数,分压电压大概为2.495*R4/(R4+R5)=2.057V,也即B点的电压,然后恒流电流大小为(2.495V-2.057V)/Rcs,

6.R3的作用提供U2的偏置工作电流,这个值选择不固定,只要保证TL431能工作就行。C2也有类似于软启动及滤波之作用,C2也可以选择不要。不影响电气性能。

所有的可以通过一句话来概括:B点电压是与U1的内部2.495V比较的,当电流增大的时候,通过Rcs的自举升压,提高了B点的电位,从而使U1动作,反馈给原边,而这个临界电流就是我们用的恒流电流值!

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