TL431驅(qū)動(dòng)LED恒流控制電路方案

我們來談?wù)劚容^流行的TL431的幾種恒流方式。

1、單個(gè)TL431恒流電路

TL431驅(qū)動(dòng)LED恒流控制電路方案

如上圖，即是利用單個(gè)TL431恒流的示意圖

原理：此電路非常簡(jiǎn)單，利用了431的2.495V的基準(zhǔn)來做恒流，同樣限制了LED上面的壓降，但優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)同樣明顯。

優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，元器件少，成本低，因?yàn)門L431的基準(zhǔn)電壓精度高，R12，T13只要采高精度電阻，恒流精度比較高

缺點(diǎn)：由于TL431是2.5V基準(zhǔn)，故恒流取樣電路的損耗極大，不適合做輸出電流過大的電源

此電路的致命缺陷是不能空載，故不適合做外置式的LED電源。

這個(gè)電路的恒流點(diǎn)計(jì)算相信大家都知道：ID=2.495/(R12//R13)

取樣電阻R12，R13的功率為PR=2.495*2.495/R13)，對(duì)于小功率電源來說，這個(gè)功率的損耗相當(dāng)可觀，所以不建議采用此電路做電流大于200mA的產(chǎn)品

2、單個(gè)TL431恒流改進(jìn)型電路

如上圖，即是利用單個(gè)TL431恒流的改進(jìn)型示意圖

原理：此電路同樣是利用了TL431的2.495V的基準(zhǔn)來做恒流，跟上面的電路不同點(diǎn)在于減少了電流取樣電路的電壓，只要合計(jì)設(shè)計(jì)R12，R13，R14的值，可以限制LED上面的壓降

優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，元器件少，成本低，跟上面電路相比，顯著降低了取樣電阻的功耗，恒流精度很高，克服了上面的電路不能空載的致命缺陷，當(dāng)有個(gè)別LED擊穿時(shí)，可以自動(dòng)調(diào)整輸出電壓

缺點(diǎn)：當(dāng)輸出空載時(shí)，輸出電壓會(huì)有上升，上升幅度由電流取樣電路電阻與R12，R13的比值決定。

其實(shí)這個(gè)電路的真正缺點(diǎn)是：當(dāng)單個(gè)LED的壓降一致性不高時(shí)，恒流點(diǎn)也會(huì)相應(yīng)發(fā)生變化。

比如最常見的12串的LED燈，最低壓降為35.5V左右，最高回到37.4V左右(個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)然不同廠家的情況會(huì)不一樣)，那么恒流精度就會(huì)相差到5%-8%

3、兩個(gè)TL431恒流電路

這個(gè)電路還有個(gè)最大特點(diǎn)是：在某個(gè)范圍內(nèi)可以精確的恒壓恒流。

4、3個(gè)TL431恒流電路

其實(shí)這個(gè)電路是在圖3的電路基礎(chǔ)上增加了一個(gè)恒壓電路而已。

5、由TL431組成的高精度的恒流源

6、二個(gè)TL431組成的LED恒流電路圖及原理分析

此電路的特點(diǎn)：

1.輸出端無過壓，開路保護(hù)，當(dāng)輸出電壓過高的時(shí)候容易燒壞TL431及光耦，因此電路只能適合輸出電壓不超過36V的場(chǎng)合，(這是431的Vak電壓決定的，如果在光耦上面串穩(wěn)壓管可以提高輸出電壓范圍)

2.電路的精度由U2與RCS保證，由于TL431的精度是比較高的。RCS的選擇基本上決定了精度。

3.D4148可以用其他二極管來代替，這個(gè)二極管還有一個(gè)比較有意思的作用，可以作為溫度控制，利用二極管Vf的負(fù)溫度系數(shù)，當(dāng)溫度過高的時(shí)候，能夠自動(dòng)限流，相當(dāng)于此時(shí)RCS上的電壓由二極管鉗位了，不過一般要到這種程度，溫度得相當(dāng)高了。

4.R5R4可以自己調(diào)整，提高R5的話，Rcs就會(huì)選得越小，這樣功耗也可以小，但實(shí)際上電阻匹配也是件相當(dāng)麻煩的事，所以必須折衷考慮!

5.此電路中，損耗集中在RCS與R5上，絕大部分集中在RCS上，損耗由于電壓基準(zhǔn)相當(dāng)小了(為零點(diǎn)幾伏)，故最大損耗為Rcs*Iout*Iout，正因?yàn)槿绱?，此電路的電流大小不要超過1A。

先對(duì)此圖各個(gè)電路元件作一分析：

1.電源整流經(jīng)Cout濾波后，接在LED燈珠上。Css為U1TL431提供一個(gè)軟啟動(dòng)電路，在此分析時(shí)可以不管。

2.圖中對(duì)環(huán)路補(bǔ)償作了簡(jiǎn)化，只利用了一個(gè)C1來調(diào)環(huán)路增益，可以滿足一般性的要求，如果要更進(jìn)一步的要求，可以增加環(huán)路補(bǔ)償?shù)碾娐?，可以參考常?guī)的電路環(huán)路補(bǔ)償設(shè)計(jì)，此處考慮到本帖的性質(zhì)，不做過多評(píng)論。

3.二極管D4148用來提供過流或是短路保護(hù)，當(dāng)電流突然過大時(shí)，二極管導(dǎo)通，強(qiáng)制電路電流不超過Vf/Rcs(Vf為4148的管壓降)，從而反饋給原邊，如果考慮成本，此二極管可以不要。

4.電路中U1在電流小于額定電流，也即沒達(dá)過流保護(hù)時(shí)，是不動(dòng)作的，電路處于開環(huán)工作狀態(tài)。A點(diǎn)的電壓通過U2的作用，鉗位在2.5V左右。

5.U2作用是提供給U1一個(gè)基準(zhǔn)電壓，這個(gè)電壓由R4R5的分壓決定，按照此電路中的參數(shù)，分壓電壓大概為2.495*R4/(R4+R5)=2.057V，也即B點(diǎn)的電壓，然后恒流電流大小為(2.495V-2.057V)/Rcs，

6.R3的作用提供U2的偏置工作電流，這個(gè)值選擇不固定，只要保證TL431能工作就行。C2也有類似于軟啟動(dòng)及濾波之作用，C2也可以選擇不要。不影響電氣性能。

所有的可以通過一句話來概括：B點(diǎn)電壓是與U1的內(nèi)部2.495V比較的，當(dāng)電流增大的時(shí)候，通過Rcs的自舉升壓，提高了B點(diǎn)的電位，從而使U1動(dòng)作，反饋給原邊，而這個(gè)臨界電流就是我們用的恒流電流值!