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[经验] 小电路、小技巧:基于TL431的恒流恒压充电电路

2016-10-24 14:31:03  16195 三极管
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图1所示的电路是一个客户的电子产品,这个基于TL431的电路非常简单,可以实现恒压恒流的功能,从而给电池充电,并具有充电状态的显示。在介绍其工作原理之前,让我们先了解一些关于TL431基础的知识。

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图1:具有充电状态显示的充电电路

1、TL431的工作原理

TL431是可控精密稳压源,内部结构如图1所示,由图可以看到内部有一个2.5V的基准源,接在运放的反相输入端,运放的同相端Vref接外部的输入电压。当同相端的输入电压低于基准电压2.5V时,三极管截止不导通;若同相端的输入电压高于2.5V时,内部的三极管导通就会流过电流,随着同相端输入电压微小的变化,三极管的电流将从1mA到100mA变化。

同相端输入电压增加,运放的输出电压增加,输出三极管的电流IC也增加,输出三极管的电压VCE、即TL431的输出电压VCA会下降,TL431的CATHODE极整体灌入的电流也相应的增加,反之亦然。

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图2:TL431的等效电路图
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图3:TL431构成并联稳压电路Shunt Regulator

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图4:TL431和三极管构成线性调节器
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图5:TL431构成恒流恒压充电电路

图3、图4和图5的是TL431的一些基本的应用,图5是TL431和二个三极管组成的另一种恒压恒流电路,恒压部分由R2/R3、TL431控制Q1基极实现调节,恒流部分由Q2和Rs控制Q1基极实现调节,恒流值为:

Is = Vbe /Rs = 0.6V /Rs


2、具有充电状态显示的充电电路工作原理 

图1的工作原理和图5基本相类似,开始充电时如果电池电压较低,输入电压通过R1、LED到电池,LED将TL431输出电压箍位,TL431基本上不起作用,R1限定LED的电流,由电路可以得到:

IR1 = ILED+IB+ITL431 == ILED


开始充电时IB和ITL431很小可以忽略。电池充电的恒流值可以使用下面公式:

ICharge = (VLED-VBE) /R2


使用上述方法就可以实现恒流。随着电池电压的提高,接近正常电压时,LED电流越来越小,当ILED小到一定时候,大部分R1电流从TL431流过,TL431开始切入工作,进入恒压状态。

TL431切入工作后同相端接外部的分压电阻,当输出电压Vo增加时,TL431同相端电压也增加,TL431输出电流也增加,Q1的基极电流降低,Q1在放大区,工作点从A移到C,如图6所示,VCE增加,从而导到Vo降低达到平衡,维持输出电压不变,反之亦然。

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图6:TL431构成恒流恒压充电电路
可以看到输出恒压值由下式来设定:

Vo = (1+R2 /R3)·2.5V


可以看到上述使用TL431组成的恒压恒流电路非常简单,同时可以实现充电状态的显示功能。

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太子的空间 2016-10-24 16:34:38
这个元件用途很广。
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houjue 2016-10-24 16:47:03
记得这个电路在十几年前很火,现在仍就有借鉴价值~~~~~着的初学者学习啊!
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zrq12 2016-10-24 17:44:32
这个电路很好
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王栋春 2016-10-24 21:36:42
TL431是各种开关电源里面的检测常客
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chenji243 2016-10-25 09:33:40
学习了
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kj101129 2016-10-25 11:42:23
非常有用,谢谢分享了!!!
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我和世界 2016-10-25 14:02:50
好东西  ,值得学习。。。
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阿飞7812 2016-10-25 21:33:46
谢谢分享
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阿飞7812 2016-10-25 21:35:28
谢谢分享
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robin_chen559 2016-10-26 18:09:11
攒个,之前做应急灯的时候也这么用过~~~
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uaeng 2016-10-27 10:30:59
还没用过TL431做过东西,希望能有所启发。
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大漠长空 2016-10-27 10:58:44
学习了
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lia644490291 2016-10-27 11:15:17
挺好、、、、、、、、、、
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cyz1102 2016-10-27 15:12:52
TL431也一直在用,很实用的芯片
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cyz1102 2016-10-27 15:13:28
一直在用,不错的芯片
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矿石开采 2016-10-28 11:16:01
原装正品的431不多了。
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One2016 2016-10-29 14:34:21
二十多年前就在用,好元器件,不想生命力还那么强。
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whl_458 2016-10-30 08:20:52
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accer 2016-10-30 08:43:28
学习了
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