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TL431驱动LED恒流控制电路方案
接线图
2023年01月19日 22:42 593
admin
我们来谈谈比较流行的TL431的几种恒流方式。
1、单个TL431恒流电路
TL431驱动LED恒流控制电路方案
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、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
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
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
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。
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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