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利用TL431的过压保护电路是一种简单而有效的电路设计方法，它利用了TL431作为可调式精密基准稳压源的特性，实现了对输入电压的精确控制。

电路工作原理

正常状态：当输入电压（VIN）低于保护点（如13.8V）时，TL431的阴极不导通，因此三极管Q2的基极也不导通。

此时，MOS管的栅极（G）和源极（S）之间保持正常连接，使得VOUT能够正常输出。

过压状态：当VIN高于13.8V时，TL431的阴极开始导通，导致三极管Q2的基极也导通。

Q2的导通使得MOS管的栅极和源极之间被短路或称为拉低，从而关闭MOS管，阻止VOUT输出。

电容选择与稳定性问题

滤波电容的作用与问题：在TL431的阴极和阳极之间加入滤波电容可以平滑滤波，但电容的容值选择不当会导致TL431产生振荡。

振荡的原因在于电容的加入为系统引入了一个极点，当此极点位于S平面右半边时，系统会发生振荡。

电容容值的选择,根据TL431的数据手册，当IKA为100mA时，不稳定区域对应的负载电容在0.03uF~4uF之间。为避免振荡，电容的容值应小于1nF或大于10uF，以避开不稳定区域。

考虑到元器件的离散性和余量，实际取值时还应预留一定的裕度。

相位裕度,数据手册中给出的稳定性区域图是临界条件，即相位裕度为0的情况。

实际设计时，应预留30度以上的相位裕度以保证系统的可靠性。

可以使用左右两侧临界区域1/10或10倍的值作为设计参考。

最小阴极电流考虑

TL431在使用时需要考虑其最小阴极电流。数据手册中给出的最小值为0.4mA，但实际应用中应大于1mA以保证其正常工作。

如果阴极电流过小，可能会导致TL431的输出不稳定或无法正常工作。

TL431是一种电子工程师容易获得的基准稳压源，图是利用TL431搭建的过压保护电路，具有精准的保护点的优点。

当VIN低于保护点13.8V以下时，电路输出VOUT正常，当VIN输入电压高于13.8V时，TL431阴极导通，三极管Q2基极导通，MOS管的GS极被Q2的EC极给短路，从而使MOS管关闭。

TL431经常会用来单独做基准电压源，而且我们经常会在阴极和阳极之间加入一个滤波电容，想起到平滑滤波的作用，不恰当的电容容值会造成TL431产生振荡，输出纹波不正常。

在TL431的数据手册中有关于TL431稳定性的图表，仔细看这张图，当IKA为100mA时，A曲线的不稳定区域对应的负载电容在0.03uF~4uF之间，如果此时我们选择的滤波电容正好在这个区间，TL431就很容易产生振荡，考虑到元器件的离散性和余量，正常取值应小于1nF,大于10uF,避开这个区间。

TL431 过压/欠压保护稳压器的典型应用。 TL431 是 3 端子可调精密并联稳压器，可在适用的扩展商业温度范围内保证温度稳定性。

只需选择两个充当分压器网络的外部电阻器，即可将输出电压设置为大于 2.495V (VREF) 直至 30V 的任何电平。

这些器件的典型输出阻抗为 0.08 欧姆。有源输出电路提供非常敏锐的开启特性，使这些器件成为许多应用中齐纳二极管的出色改进替代品。

当输入电压Vin高于High Limit值时：

左侧TL431的R端电压大于2.5V，因此左侧TL431导通。

此时，左侧TL431的阴极和阳极之间电压约为1.9V，所以R1B两端电压为V in −1.9V。

由于R2B与左侧TL431并联，二者电压相等，约为1.9V。

因此，右侧TL431的R端电压小于2.5V（因为R2B上的电压是1.9V，且R端电压是通过R2B与地相连的），所以右侧TL431不工作，截止。

发光二极管无导通回路，因此不发光。

当输入电压Vin处于Low Limit < Vin < High Limit时：

右侧TL431的R端电压大于2.5V（因为此时Vin的值使得通过R2A和R2B的分压能够超过2.5V），所以右侧TL431工作。

由于右侧TL431工作，它会拉低其阴极的电压，使得左侧TL431的R端电压小于2.5V（因为左侧TL431的R端是通过R1A和R1B与右侧TL431的阴极相连的），所以左侧TL431不工作。

此时，发光二极管有导通回路（通过右侧TL431和相关的电阻），因此发光二极管工作，发亮。

当输入电压Vin低于Low Limit时：

左侧和右侧TL431的R端电压都低于2.5V（因为Vin的值太低，无法使得通过电阻分压后的电压超过2.5V）。

因此，左侧和右侧TL431都不工作。

发光二极管无导通回路，因此不发光。

 这里设置High Limit值设置为,

Low Limit值设置为

当输入电压高于13.83V时，TL431工作状态如下所示

总结：

利用TL431搭建的过压保护电路是一种高效且精确的电路设计方案。电路通过TL431的精密基准稳压特性，实现了对输入电压的严格监控。当输入电压超过预设的保护点13.8V时，TL431将导通，并通过控制三极管和MOS管来迅速切断输出，从而有效保护后端电路不受过压损害。

在电路设计中，滤波电容的容值选择至关重要，不当的容值可能导致TL431振荡，影响电路稳定性。需根据TL431的数据手册，选择合适的电容容值以避开不稳定区域。TL431的最小阴极电流也是设计时需要考虑的关键因素，确保阴极电流足够大以保证其正常工作至关重要。

TL431过压保护电路具有设计简单、保护精确、响应迅速等优点，广泛应用于各种电子设备中，为电路的稳定运行提供了有力保障。通过合理的设计和元件选择，可以充分发挥其性能优势，确保电路的安全可靠。