TL431中基准补偿电路

　　引言

　　TL431是美国德洲仪器公司（TexasInstrument）开发的一个有良好热稳定性能的三端可调精密电压基准集成电路，它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）~36V范围内的任何值。目前是市场上应用比较广泛的一种稳压器件。其内部有一个带隙基准源，它的温度稳定性和基准的精准度将会影响到整个器件的性能，因此具有一个高性能的基准源对整个器件性能的影响非常大。

　　1、温度补偿基准源

　　

　　图1TL431原理图

　　本电路中采用了一种比较精密的基准源（见图1），与传统的待隙基准电路相比较，该电路增加了非线性的温度补偿，这里的非线性包括指数曲率补偿和二阶补偿。如图2所示，为电路带曲率补偿的原理图。

　

　　图2曲率补偿基准源

　　如图2所示，电阻R3和R2具有相同的电压值，其电阻值比例关系为：R3∶R2=3∶1，通过这两个电阻的电流分别是I3，I2，且其大小比值为1∶3。电阻R1的电流是电阻R3和R2中流过的电流之和：I1=IR+I2。

　　其电路基准源表达式：

　　Vref=Vbe1+Vbe3+I1R1+I2R2（1）

　　根据KVL方程可以计算出电路中流过电阻R3的电流，又因为Ib=Ic/β，其中β是晶体管的电流增益：

　　I3=βVTlnM/（R5+（β+1）R4）（2）

　　式中：M是电路中Q3和Q4的发射区的面积比，根据I3可以求出电流I1和I2，最后得出基准电压的表达式为：

　　

　　在上式中，Vbe和β均是关于温度的变量，其表达式如下：

　　

　　式中：α，γ为与工艺相关但是与温度无关的常数；Vg0和Vbe硅的能隙电压和硅的基极发射极电压。将式（4），（5）带入式（1）中，得到基准电压关于温度的表达式：

　　

　　式中：A，B是常数项；K1，K2可以由电阻调节得到，如上述公式，基准电压有3部分组成，常数项，一次项，非线性项，设线性项和非线性项分别为：