开关电源：关于TL431电路的电阻取值
上次文章发出来后，有兄弟留言布置了作业，让说说几个电阻的取值，就是下图的rled，rbias，r1，rlower等。那么就写写吧，毕竟，这个电路确实用得非常多，实际工作中确实也需要知道这个。
从上一节我们知道，这里面一些电阻是跟环路相关的。不过在设计的时候，我们首先需要保证的不是环路，而是这个电路能不能工作起来，也就是说要给tl431合适的偏置。这个应该很容易理解吧，类似三极管放大，前提也是要给对直流偏置。
tl431工作前提条件
tl431工作主要有下面几点要求（以ti的tl431c为例）：
1、vka＞2.5v，vka1ma，ika<100ma，iled100*iref
那么这几个要求咋来的呢？
ika，vka可以直接从手册中看出来
不过手册中vka只写了电压上限，那么我说的vka＞2.5v怎么来的呢？
其实可以从tl431内部框图（规格书中有）中看出来，正常工作时，下面这个管子工作在了放大区，那么图中所示的三极管的集电极电压要比基极电压要大，即cathode的电压要比vref的电压要高，我们知道工作的时候vref=2.5v，所以就有了vka>2.5v。（vka就是cathode和anode之间的电压）
ika1ma，这是因为tl431工作时要满足静态偏置电流，这是其工作的条件。详细原因在我们前面的章节“tl431稳压是如何做到和温度基本无关的”里面有说。
iled100*iref呢？
一般我们输出电压是由分压比决定的，就是r1/rlower，输出电压的计算公式是vout=2.5v*（1+r1/rlower），可以看出，这是将iref忽略掉了。要想能忽略掉iref，那么就需要iref0.2ma。rlower一头接gnd，另外一头是vref电压，为2.5v，所以rlower两端电压是2.5v，电流是i=2.5v/rlower>0.2ma，所以rlower1ma来的，偏置电阻rbias的目的是为了给tl431足够的静态电流ika，ika=iled+irbias（注：zc这个网络里面是有电容隔直的，因此静态电流为0，不用计算该分支的电流），iled是动态变化的，可能会很小，因此我们只需要保证rbias的电流irbias>1ma足够大，那么就可以保障ika>1ma。
当光耦的发光二极管导通时，其导通压降一般在1v~1.2v左右(以下图pc817为例)。
发光二极管导通压降就是rbias的压降，因此，rbias两端电压范围也是1v~1.2v。所以rbias的最小电流是：irbias=1v/rbias。
由前面知道，这个电流需要满足irbias=1v/rbias>1ma，因此rbias>1k。虽说我这里写的是大于号，不是大于等于。不过一般取1k也就够了，因为首先led的导通压降一般实际是要大于1v的，另外静态电流1ma本身也是有裕量的，可能因为这两个原因，我们常见的rbias也就是1k。
rled的取值
rled的取值是根据ika<100ma，iled<50ma可以得到rled的最小值。
由图可知，tl431的电流等于rled的电流，即ika=irled。下公式中，vf为光耦发光管的压降
ika=( vout-vf-vka)/rled
在任何情况下，我们都不能让流过tl431的电流超过100ma，否则可能就烧坏了。tl431导通时，两端电压vka＞2.5v，vf为1v~1.2v。
同时，光耦的led发光管电流也有上限，以pc817为例，最大允许电流为50ma。当光耦电流为50ma时，显然tl431没有超过100ma，所以最终我们保证led的电流不超过50ma即可。
当vka=2.5v，vled=1v时，有最大的ika，此时ika(max)=(vout-3.5v)/rled170，此电阻值即为rled的最小值。
那么rled的最大值如何求呢？
在led流过最大电流的时候，光耦的电流也能达到最大ic(max)，这个时候光耦要能够饱和导通，即vceice(max)/ctlmin-----（1）
下面就来求iled(max)，irbias，ice(max)
irled(max):
易知，在tl431的vka=2.5v时，电阻rled有最大的电流，表达式为：
irled(max)=(vout-vfmax-2.5v)/rled-----（2）
vf为光耦发光管的导通电压，范围为1~1.2v左右
ice (max)：
ice(max)=(vdd-vcesat)/rpullup------（3）
其中vcesat为饱和压降。
irbias：
irbias=vfmax/rbias------（4）
vf为光耦发光管的导通电压，范围为1~1.2v左右
根据上面的公式1~4，得到rled的最大值为：
当vout=12v，vfmax=1.2v，vdd=5v，rpullup=4.99k，ctlmin=1，vce(sat)=0.3v时，可求得:
rled<3.88kω
至此，我们已经求得了rled的最大值和最小值，即：170ω 相关电阻是不是取值在这之间就行呢？
当然，是不行的，以上只是考虑了最基本的条件。要知道，这些电阻值还跟功耗相关，如果电阻取值过小，那么功耗可能会高。
另外，从上一节“tl431及光耦传递函数的推导”可知，r1，rbias，rled，rpullup还跟环路的传递相关。这些电阻的不同的取值，也会影响整个系统的运行。以上电阻的取值范围，只能说是系统工作的必要条件，但不是充分条件。
小结
以上就是本次的内容，大致说了下几个电阻的取值范围来源，不过需要注意，就tl431和光耦的电路，也有几种不同的结构。
比如有的rbias是直接拉到vout，并不是跨接到光耦的led两端，也有使用稳压管提供偏置的。不同的电路，自然有各自的优劣势，电阻计算公式也有所差异，不过如果理解了计算过程，应该都不是问题。
以上纯属个人想法，不一定对，有问题可以留言交流。
十进制和二进制之间的转换
电源设计PCB布线的特性
磁铁检测报告在如何办理磁铁检测标准和检测项目是什么?
嵌入式Linux下使用GPIO中断功能
废电池“暗藏玄机”栗广普变废为宝
开关电源：关于TL431电路的电阻取值
苹果MacBook Pro将采用Intel第七代Kaby Lake处理器
人工智能是隐藏在工业互联网领域的巨大产业机会
富威集团积极推广Peregrine的SP4T Switch产
英特尔针对虚拟无线接入网（vRAN）专用加速器升级精选NFVI解决方案
一匹黑马的诞生？360N5：最强游戏手机+配置超华为旗舰+价格秒杀千元机
Moxa推出最新工业级网管型DSL以太网扩展器
家用电烙铁多少瓦合适_电烙铁头怎样防止氧化不沾锡
ABB变频器的典型故障及处理办法
探讨产业互联网发展背景、定义及概念区别
618盛典狂欢，热爱4K不停歇
三星发布首款最新标准的5G基带2018年年底见
小米迎来微信指纹支付 Home键功能最多的要数魅族了
即将面世的诺基亚1.4入门级智能手机的全部规格泄露
云计算下半场，公有云市场生变，私有云风景独好
从上一节我们知道，这里面一些电阻是跟环路相关的。不过在设计的时候，我们首先需要保证的不是环路，而是这个电路能不能工作起来，也就是说要给tl431合适的偏置。这个应该很容易理解吧，类似三极管放大，前提也是要给对直流偏置。
tl431工作前提条件
tl431工作主要有下面几点要求（以ti的tl431c为例）：
1、vka＞2.5v，vka1ma，ika<100ma，iled100*iref
那么这几个要求咋来的呢？
ika，vka可以直接从手册中看出来
不过手册中vka只写了电压上限，那么我说的vka＞2.5v怎么来的呢？
其实可以从tl431内部框图（规格书中有）中看出来，正常工作时，下面这个管子工作在了放大区，那么图中所示的三极管的集电极电压要比基极电压要大，即cathode的电压要比vref的电压要高，我们知道工作的时候vref=2.5v，所以就有了vka>2.5v。（vka就是cathode和anode之间的电压）
ika1ma，这是因为tl431工作时要满足静态偏置电流，这是其工作的条件。详细原因在我们前面的章节“tl431稳压是如何做到和温度基本无关的”里面有说。
iled100*iref呢？
一般我们输出电压是由分压比决定的，就是r1/rlower，输出电压的计算公式是vout=2.5v*（1+r1/rlower），可以看出，这是将iref忽略掉了。要想能忽略掉iref，那么就需要iref0.2ma。rlower一头接gnd，另外一头是vref电压，为2.5v，所以rlower两端电压是2.5v，电流是i=2.5v/rlower>0.2ma，所以rlower1ma来的，偏置电阻rbias的目的是为了给tl431足够的静态电流ika，ika=iled+irbias（注：zc这个网络里面是有电容隔直的，因此静态电流为0，不用计算该分支的电流），iled是动态变化的，可能会很小，因此我们只需要保证rbias的电流irbias>1ma足够大，那么就可以保障ika>1ma。
当光耦的发光二极管导通时，其导通压降一般在1v~1.2v左右(以下图pc817为例)。
发光二极管导通压降就是rbias的压降，因此，rbias两端电压范围也是1v~1.2v。所以rbias的最小电流是：irbias=1v/rbias。
由前面知道，这个电流需要满足irbias=1v/rbias>1ma，因此rbias>1k。虽说我这里写的是大于号，不是大于等于。不过一般取1k也就够了，因为首先led的导通压降一般实际是要大于1v的，另外静态电流1ma本身也是有裕量的，可能因为这两个原因，我们常见的rbias也就是1k。
rled的取值
rled的取值是根据ika<100ma，iled<50ma可以得到rled的最小值。
由图可知，tl431的电流等于rled的电流，即ika=irled。下公式中，vf为光耦发光管的压降
ika=( vout-vf-vka)/rled
在任何情况下，我们都不能让流过tl431的电流超过100ma，否则可能就烧坏了。tl431导通时，两端电压vka＞2.5v，vf为1v~1.2v。
同时，光耦的led发光管电流也有上限，以pc817为例，最大允许电流为50ma。当光耦电流为50ma时，显然tl431没有超过100ma，所以最终我们保证led的电流不超过50ma即可。
当vka=2.5v，vled=1v时，有最大的ika，此时ika(max)=(vout-3.5v)/rled170，此电阻值即为rled的最小值。
那么rled的最大值如何求呢？
在led流过最大电流的时候，光耦的电流也能达到最大ic(max)，这个时候光耦要能够饱和导通，即vceice(max)/ctlmin-----（1）
下面就来求iled(max)，irbias，ice(max)
irled(max):
易知，在tl431的vka=2.5v时，电阻rled有最大的电流，表达式为：
irled(max)=(vout-vfmax-2.5v)/rled-----（2）
vf为光耦发光管的导通电压，范围为1~1.2v左右
ice (max)：
ice(max)=(vdd-vcesat)/rpullup------（3）
其中vcesat为饱和压降。
irbias：
irbias=vfmax/rbias------（4）
vf为光耦发光管的导通电压，范围为1~1.2v左右
根据上面的公式1~4，得到rled的最大值为：
当vout=12v，vfmax=1.2v，vdd=5v，rpullup=4.99k，ctlmin=1，vce(sat)=0.3v时，可求得:
rled<3.88kω
至此，我们已经求得了rled的最大值和最小值，即：170ω
当然，是不行的，以上只是考虑了最基本的条件。要知道，这些电阻值还跟功耗相关，如果电阻取值过小，那么功耗可能会高。
另外，从上一节“tl431及光耦传递函数的推导”可知，r1，rbias，rled，rpullup还跟环路的传递相关。这些电阻的不同的取值，也会影响整个系统的运行。以上电阻的取值范围，只能说是系统工作的必要条件，但不是充分条件。
小结
以上就是本次的内容，大致说了下几个电阻的取值范围来源，不过需要注意，就tl431和光耦的电路，也有几种不同的结构。
比如有的rbias是直接拉到vout，并不是跨接到光耦的led两端，也有使用稳压管提供偏置的。不同的电路，自然有各自的优劣势，电阻计算公式也有所差异，不过如果理解了计算过程，应该都不是问题。
以上纯属个人想法，不一定对，有问题可以留言交流。
十进制和二进制之间的转换
电源设计PCB布线的特性
磁铁检测报告在如何办理磁铁检测标准和检测项目是什么?
嵌入式Linux下使用GPIO中断功能
废电池“暗藏玄机”栗广普变废为宝
开关电源：关于TL431电路的电阻取值
苹果MacBook Pro将采用Intel第七代Kaby Lake处理器
人工智能是隐藏在工业互联网领域的巨大产业机会
富威集团积极推广Peregrine的SP4T Switch产
英特尔针对虚拟无线接入网（vRAN）专用加速器升级精选NFVI解决方案
一匹黑马的诞生？360N5：最强游戏手机+配置超华为旗舰+价格秒杀千元机
Moxa推出最新工业级网管型DSL以太网扩展器
家用电烙铁多少瓦合适_电烙铁头怎样防止氧化不沾锡
ABB变频器的典型故障及处理办法
探讨产业互联网发展背景、定义及概念区别
618盛典狂欢，热爱4K不停歇
三星发布首款最新标准的5G基带2018年年底见
小米迎来微信指纹支付 Home键功能最多的要数魅族了
即将面世的诺基亚1.4入门级智能手机的全部规格泄露
云计算下半场，公有云市场生变，私有云风景独好