一、TL431 的定义与定位

在电路设计中，稳压器件是保障供电稳定性的核心元件，常见类型包括传统稳压芯片、低压差线性稳压器（LDO）及稳压二极管。其中，稳压二极管虽可用于小电流、低精度场景，但存在功耗高、电压误差大、温度稳定性差的显著缺陷；LDO 的稳定性与精度优于稳压二极管，能满足多数电路的基础供电需求，却在 “小电流 + 低溫漂” 的高精度场景中存在局限。

TL431 作为一款入门级精密电压基准器件，可有效填补上述场景空白，其核心特性与优势如下：

• 输出电流：覆盖 0.3~100mA（不同厂家型号略有差异），适配小电流供电需求；

• 温度漂移：典型值 25ppm/℃，远优于稳压二极管（通常＞100ppm/℃），在温度波动环境下仍能保

• 持电压稳定；

• 成本优势：随着国产厂商产能提升，国产 TL431 单价普遍低于 0.1 元，兼顾性能与经济性；核心应用：是开关电源的关键元件，绝大多数开关电源方案中至少集成 1 颗 TL431，同时也适用于各

• 类需要稳定基准电压的电路场景。

二、TL431 的核心用法与电路设计

TL431 的用法可分为 “固定电压输出” 与 “可调电压输出” 两类，具体电路设计、原理及优势如下：

（一）基础用法：2.5V 固定电压基准（替代稳压二极管）

1. 电路连接方式

• 阳极（ANODE）直接接地（GND）；

• 阴极（CATHODE）与基准脚（REF）短接，形成反馈回路；

• 阴极串联限流电阻（如 510Ω）接入输入电压（VSUP），避免过大电流损坏器件；

• 输出端并联 2 颗 100nF 电容（如 C69、C81），抑制高频噪声，提升电压稳定性（典型电路如图 1 所示）。

图 1：TL431（国产替代型号 CJ431）2.5V 固定电压基准电路

2. 核心优势

与传统稳压二极管相比，该用法的精度与稳定性显著提升：电压误差从稳压二极管的 ±5%~±10%，

缩小至 TL431 的 ±0.5%~±2%（依精度等级划分）；同时温漂大幅降低，适用于 ADC 参考电压、传

感器信号调理等对基准电压精度要求较高的场景。

（二）进阶用法：可调电压基准（2.5V~36V）

当电路需要非 2.5V 的稳定电压时，可通过增加 2 个外部分压电阻实现电压调节，具体设计如下：

1. 电路结构

• 阴极（CATHODE）接输入电压（VSUP），串联电阻后接入分压网络；

• 分压电阻 R1 一端接阴极，另一端接基准脚（REF）；

• 分压电阻 R2 一端接基准脚（REF），另一端接地（GND）；

• 建议选用 0.1% 精度的金属膜电阻，减少电阻误差对输出电压的影响（典型电路如图 2 所示）。

图 2：TL431 可调电压基准电路

2. 输出电压计算公式

输出电压由内部基准电压（VREF）、分压电阻（R1、R2）及基准电流（IREF）共同决定，精准计算

公式如下：

VREF: 2.5V

IREF: 2uA

三、TL431 与 TL432 的精密可编程基准特性

TL431 与 TL432 同属精密可编程三端并联稳压器，二者功能与电气特性完全一致，仅封装引脚排列存

在差异，具体参数与应用场景如下：

（一）核心特性

（二）封装差异

二者封装类型相同（含 SOT-23-3、SOT-23-5、SOIC-8、PDIP-8、SOP-8），但 DBV、DBZ、PK 封装的引脚排列不同，设计时需对照引脚图确认接线（封装尺寸参数如表 1 所示）：

表 1：TL431/TL432 封装尺寸参数表

（三）典型应用场景

凭借高精度、宽温度范围的特性，二者广泛应用于：

机架服务器电源、工业 AC/DC 电源；

交流逆变器、变频驱动器、伺服驱动器控制模块；

笔记本电脑电源适配器等对电压稳定性要求较高的设备。

四、引脚配置和功能

TL431（含 TL432）的引脚功能需根据封装类型区分，核心引脚（阳极 ANODE、基准脚 REF、阴极CATHODE）的功能的统一，部分封装含空脚（NC），具体定义如表下图所示：

表 5-1. 引脚功能

五、TL431的电器规格与参数测量

（一）建议运行条件

(1) 最大功耗是与 T J(max) 、θ JA 和 T A 相关的函数。在任何允许的环境温度下，允许的最大功耗为 P D = (T J(max) – T A )/θ JA 。在 150°C 的绝对最大 T J 下运行可能会影响可靠性。

（二）核心电气特性（TL431C/TL432C）

在推荐的工作条件下测得，T A = 25°C（除非另有说明）

（三）参数测量电路

不同参数需对应特定测试电路，确保测量结果准确：

1. VREF、Imin、|ZKA | 测量：采用图 7-1 电路（VKA=VREF，输入电压直接接入阴极与阳极）；

2. ΔVref/ΔVKA、IREF 测量：采用图 7-2 电路（VKA＞VREF，接入 R1、R2 分压网络）；

3. Ioff 测量：采用图 7-3 电路（VKA=36V，VREF 接地，模拟关闭状态）。

六、TL431的工作原理与功能模式

（一）内部结构与工作原理

TL431 的核心由精密电压基准与运算放大器组成（等效原理图如图下图所示），具体工作机制如下：

内部基准提供 2.5V 的固定参考电压，运算放大器将基准脚（REF）的采样电压与内部基准电压进行比

较；

通过反馈调节内部达林顿管的导通程度，控制阴极电流（IKA），最终使基准脚电压稳定在 2.5V；

达林顿管结构可实现 100mA 的最大灌电流，满足小负载需求；同时内部集成补偿电路，无需外部电容

即可稳定工作（如需增加输出电容，需参考稳定性设计指南）。

（二）核心功能模式

TL431 根据反馈方式不同，可分为 “开环模式” 与 “闭环模式”，适配不同应用场景：

1. 开环模式（比较器应用）

• 工作条件：阴极 / 输出的电压或电流未反馈至基准 / 输入脚，无闭环反馈回路；

• 核心特性：开环增益极高，当阴极电流（IKA）满足工作要求时，可作为电压比较器使用；

• 典型场景：利用内部 2.5V 基准，监控单一信号的电压阈值（如过压检测、欠压报警）。

2. 闭环模式（稳压 / 误差放大应用）

• 工作条件：阴极 / 输出的电压或电流通过外部电阻反馈至基准脚，形成闭环回路；

• 核心特性：运算放大器根据反馈信号调整输出，使基准脚电压稳定在 2.5V，实现固定或可调电压稳压；

• 典型场景：并联稳压器、开关电源反馈调节、误差放大器（如电池充电电压控制）

七、TL431 的典型应用场景

TL431 凭借高精度、低成本、多用法的优势，广泛应用于各类电子电路，具体场景与设计要点如下：

（一）稳压二极管替代（2.5V 固定稳压）

• 应用场景：ADC 参考电压、传感器信号调理、低压小电流供电；

• 设计要点：阳极接地，阴极与基准脚短接，串联限流电阻（如 510Ω），输出端并联 100nF 滤波电

•  

• （二）可调稳压源（2.5V~36V）

• 应用场景：需要灵活调整输出电压的小功率电路（如可调电源模块、LED 恒压驱动）；

• 设计要点：按公式

•  

• 选型 R1、R2，确保阴极电流 1~100mA。

（三）电池报警电路

• 应用场景：锂电池、铅酸电池的欠压 / 过压报警（如便携式设备电池监测）；

• 工作原理：通过分压电阻设定报警阈值（如 5.4V 为点亮阈值、5.3V 为熄灭阈值），当电池电压高于阈

• 值时，TL431 导通，LED 点亮；低于阈值时，TL431 截止，LED 熄灭。

（四）市电过压保护电路

• 应用场景：家用电器、工业设备的市电过压保护（如空调、变频器）；

• 工作原理：市电经整流、分压后接入基准脚，正常电压时基准脚电压＜2.5V，TL431 截止；过压时基

• 准脚电压＞2.5V，TL431 导通，触发继电器吸合，切断市电输入。

（五）电压监视电路

• 应用场景：电源模块、工业控制设备的电压状态指示（如服务器电源、PLC 供电监测）；

• 工作原理：LED 串联限流电阻接 TL431 阴极，正常电压时 TL431 导通，LED 点亮；电压异常（过高 /

• 过低）时，TL431 截止，LED 熄灭，直观指示电压状态。

（六）其他应用

• 电平值转换（如 5V 转 3.3V 基准）、锂电池充电器（充电电压精准控制）；

• 开关电源反馈基准（绝大多数开关电源的核心调节元件）；

• 消费电子（如 DVD、机顶盒电源适配器）、工业控制模块（伺服驱动器电压调节）。

八、TL431 的应用设计建议

1. 电阻选型：可调稳压场景中，优先选用 0.1% 精度金属膜电阻，减少电阻误差对输出电压的影响；

2. 电流控制：确保阴极电流处于 1~100mA 的工作范围，低于 1mA 会导致稳压失效，高于 100mA 需计算

器件功耗，避免过热；

3. 温度适配：根据应用环境选择温度等级（C/I/Q 级），工业场景优先选用 TL43xxI（-40℃~85℃），汽车场景选用 TL43xxQ（-40℃~125℃）；

4. 噪声抑制：输出端并联 100nF 陶瓷电容 + 1μF 电解电容，兼顾高频与低频噪声过滤；

5. PCB 布局：基准脚（REF）走线远离功率器件（如 MOS 管、电感），避免电磁干扰；阳极接地走线短

而粗，降低接地阻抗。