基于TL431的低压差直流稳压电源设计

　　3．1 控制环节设计

　　控制环节回路等效图如图2和图3所示，其中图2为比例电压增益原理图，图3为电流放大原理图。

　　按照图2和图3，可得出控制环节回路方程：

　　式中，Irg为运放UA的输出端1的输出控制电流。

　　由式(2)可知，Irg通过控制VQ2啦的电流IC2控制VQ1的基极电流，IB1，R8控制调节管VQ2，进而控制VQ1的输出电流IC1，VQ2是与 VQ1形成串联负反馈，无需进一步放大VQ1的输出电流IC1，用R8对IC1分流。电路输出电压Vcc为5 V，驱动额定负载是350 Ω，供电电源是标准7 V输出的电池。运算放大器选LM358，取R1、R2为10 kΩ，TL431电流范围是100～150 mA，选用R1=3 kΩ，符合要求。VCC=(1+R2/R1)x2．5=5 V。合理选取R8和R9的电阻值，使VQ1和VQ2均工作在线性区。

　　3．2 调整管的选取与静态工作点的设置

　　调整管VQ1和VQ2主要参数：(1)反向电压VCEO不小于Vin的2 倍的裕量；(2)最大允许电流ICM，不小于输出电流I0的2倍的裕量；(3)耗散功率PCM应在功率损耗的安全区内；通常为了安全可靠，参数应按照实际值的几倍选取。设置适当的静态工作点(即确定基极静态电流Ih，发射极电流Ie，集电极一发射极静态电压Uce)，可以在保证输出稳定精度的同时使调整管的损耗最小。合适的静态工作点首先要求调整管工作在放大状态，其次要满足电网和负载波动情况下，Ib、Ie、Ucc尽量小，以减少损耗。设置静态工作点要选择合适的驱动管VQ1和偏置电阻R8、R9。VQ1的静态工作点为：

　　式中，Irg为运放的控制输出信号，Vin为电源电压，Vcc为5 V输出电压，RL为额定负载200Ω，VD是二极管导通电压0．7V。

　　由式(3)和(4)可以确定VQ2的参数，然后，计算电阻R9：

　　使用放大倍数β1、β2在30-80之间的调整管，放大倍数较大的调整管消耗功率较小，但稳定性降低，这里选取β为50，设计供电电源在5．2～9 V之间波动，为了防止电源电压高时烧毁调整管VQ2，加约1 kΩ的电阻R8以限流保护。