tl431恒流源电路Vref电压随着输出电流变化而变化

pdshyh

制作一个tl431恒流源电路，
测试发现tl431的Vref随着输出电流增加而增加，换一个tl431测量IR1，小于3.5ma，Vref在2.49V，IR1=14.5ma，Vref=2.57V达到最大到，IR1=65ma，Vref又回到2.49V
仿真没有发现Vref的变化。请教，是正常情况还是tl431管子质量有问题，还是其他什么原因。谢谢。

bzq2000

也注意到这个问题，用431做电压基准，用LM358做电池充电器，当电池电压上长升时，基准电压也会上升一些（大约上升0.1V），比较器不会反转。不知道是不是431的质量问题 还是什么原因！

ljf121256

少了几个电容......

pdshyh

bzq2000 发表于 2018-4-10 12:21
也注意到这个问题，用431做电压基准，用LM358做电池充电器，当电池电压上长升时，基准电压也会上升一些（大 ...

看到帖子恒流电路挺简单就做一个，在100μa电流比较稳定可以带40k左右的负载。

pdshyh

ljf121256 发表于 2018-4-10 16:57
少了几个电容......

用的是lm317稳压电源供电，这个电路在什么地方加多大电容合适，谢谢。

xixia001

在栅极串联一个电阻试试

ljf121256

pdshyh 发表于 2018-4-10 17:02
用的是lm317稳压电源供电，这个电路在什么地方加多大电容合适，谢谢。

R1上并个0.1-2.2的电容会改善很多，还有个R1 180欧在大电流下功率是否够，温升的话值漂移吗？还有个问题R1取值恒定的话IR1值怎么会变化？VREF2.495V的话（也是R1端电压）不是恒流源吗？再就是R1你是怎么估算用180欧的，为了兼顾Q1工作状态的话TL431电流是否过大？怎么看怎么觉你这电路有BUG。

pdshyh

xixia001 发表于 2018-4-10 17:24
在栅极串联一个电阻试试

谢谢指教，回家试试。

pdshyh

ljf121256 发表于 2018-4-11 09:32
R1上并个0.1-2.2的电容会改善很多，还有个R1 180欧在大电流下功率是否够，温升的话值漂移吗？还有个问 ...

谢谢指教，r1，180欧是仿真取值，实际电路r1用的是电阻或者是电阻+可变电阻，想实测IR1的电流能取多大，能带多大负载，都是短时间测量没有考虑恒流源温漂，仿真发现TL431电流受R2影响大，R2=5k,Ik=1.11ma,R2=56Ω,Ik=99.4ma,R2=0,Ik=35.9a,
以前仿真R2删除Ik很小，然后出现过仿真错误但还是运行，我以为Ik电流一直很小不需要考虑了。
IR1大电流是不是应该把R2=5k调整到R2=100Ω，=,55.7ma或者Ik在大些和IR1的电流相匹配。下班回家分别并电容/加电阻/调整R2试试看什么情况。谢谢各位老师指教。

ljf121256

pdshyh 发表于 2018-4-11 11:12
谢谢指教，r1，180欧是仿真取值，实际电路r1用的是电阻或者是电阻+可变电阻，想实测IR1的电流能取多大 ...

按说R1（R1U 2.49V）IR应该维持在13.6mA左右，所有外界引起的波动都要靠431给消耗掉......所以流过431的其I不能太大，原则上是I≤10mA。

pdshyh

ljf121256 发表于 2018-4-11 12:19
按说R1（R1U 2.49V）IR应该维持在13.6mA左右，所有外界引起的波动都要靠431给消耗掉......所以流过431的 ...

谢谢，仿真r2-540Ω，IK=10ma，这两天杂事多，测试完看看哪种方法更好。

pdshyh

在r1并小电容测量中无意发现输入电压Vcc输出电流Id,对Vref电压是否偏离标准值有影响
1.调整r1大小确定输出电流Id，在调整输入电压Vcc在表一范围Vcc值正常。

表一vcc和输出电流

2.Vref在标准值r1电压波形是细线，Vref偏离标准值r1电压波形是宽线Vref偏离越大，r1电压波形的线就越宽。

表二Vref电压和r1示波器

r1示波器图形

Vref正常值r1示波器图形

Vref偏离正常值r1示波器图形

Vref偏离正常值r1示波器图形2

3.Vref在标准值或偏离标准值的vcc/输出电流/Vref以及场效管电压关系见表三

表三vcc/输出电流/Vref

通过这几天测量和学习认为 tl431恒流源电路Vref电压随着输出电流变化而变化如下
1.测量r1的Vref值偏离标准值（未考虑温漂情况）是 tl431调整r1电压接近标准值，是一个频繁调整的变化值的平均值（个人认为）。
2.通过测量场效管vds和vgs，场效管工作在饱和区，场效管Id受vgs控制，并受到vds的影响上翘。vds=vcc-Vref,vcc的变化对Id有影响。
因此推断当Id接近Vref/r1， tl431轻松调整r1电压接近标准值，是一个很窄的变化值的平均值值r1电压波形是细线，当Id偏离Vref/r1多， tl431调整r1电压接近标准值，是一个很大范围的变化值，r1电压波形是宽线
结论在选用 tl431恒流源电路确定输出电流Id后选用合适的Vcc电压，保证Vref在标准值，这样电路是在稳定工作状态。
在测量中有个问题：场效管Id主要受vgs控制，Ir1=200ma，vgs=3.64v,vds=11.19v,Ir1=6ma，vgs=3.70v,vds=7.53v,这两组测量数据对比，场效管ID受vds影响更大。
本人对tl431恒流源电路的新的认识，不知对否请各位老师指教，谢谢。

补充内容 (2018-4-15 17:01):
安老师建议R1上并个0.1-2.2的电容后，输出电流Id和Vcc的范围更宽了，用10ma恒流电源进行取代法小电阻测量应该电流更稳定。

pdshyh

对恒流源初次接触，理论基础薄弱，以上这样的实验测量对不对呢？

bg1trk

pdshyh 发表于 2018-4-18 09:30
对恒流源初次接触，理论基础薄弱，以上这样的实验测量对不对呢？

431的等效原理图：


您按这个等效图再琢磨琢磨那个恒流电路，也许更好理解。R端的电压并不是431的特有属性，而是外部设置的结果。

您这个电路，当初始上电时，电源通过R2给Q1的栅极电容充电，Q1逐渐开始开通，R1上的电流也逐渐上升。会有一段时间R1上的压降低于2.5V，您再参照上面的等效图，这段时间内431的Ika等于0。
当Ur1或者说431的Ur逐渐逼近2.5V时，Ika开始出现并逐渐增大，431会分走R2的一部分电流。Ur1越高，431的分流作用越大。当Ur1超过2.5V后，431的分流作用会使R2与431这个串联分压电路的中点电压下降，也就是Q1的Ugs也下降，Id也就下降了。这样反复调整，就会使R1的电流维持在您设定的恒流值。
所以严格的说，431的R端电压是浮动的，但不会像您测量的变化那么大。没细算，感觉还是R1、R2的值没选合适吧，下面链接您可以参考参考：
如何正确理解TL431的工作方式

pdshyh

bg1trk 发表于 2018-4-18 22:31
431的等效原理图：

谢谢bg1trk版主指教，在做稳压电源等都给与不少帮助，今天上午学习了版主讲解并学习相关TL431基础知识和工作原理帖子，还学习了运放工作原理，在有关资料介绍“在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，就是通过阴极的电流要大于1 mA” 。由于实验没有测量阴极的电流，通过和实验行进电路参数进行仿真，求得阴极的电流和场效管电压参数对比，
仿真阴极的电流在0.192-1.5 mA，通过对比推算实测电路阴极的电流大于1 mA有Vref不等于2.48V的情况，阴极的电流小于1 mA有Vref等于2.48V的情况。
谢谢指教在学习