3.1 TL431型可调式精密并联稳压器
TL431是由美国德州仪器公司(TI)和摩托罗拉公司生产的2.50～36V可调式精密并联稳压器。其性能优良，价格低廉，可广泛用于单片精密开关电源或精密线性稳压电源中，此外TL431还能构成电压比较器，电源电压监视器，延时电路，精密恒流源等。目前在单片精密开关电源中，普遍用它来构成外部误差放大器，再与线性光耦合器组成隔离式光耦反馈电路。
TL431系列产品包括TL431C.TL431AC.TL431AI.TL431M.TL431Y,共6种型号。它属于三端可调试器件，利用两只外部电阻可设定2.50-36V范围内的任何基准电压值。TL431的动态阻抗低，其典型值为0.2欧。阴极工作电压Uka的允许范围是2.50～36V，阴极工作电流Ika=1～100mA。TL431大多采用DIP-8或TO-92的封装形式，管脚排列分别如图2-7所示。图中A为阳极，使用时需接地。K为阴极，需经限流电阻接电源。Uref是输出电压Uo的设定端，外接电阻分压器。NC为空脚。TL431的等效电路见图2-13c,，主要包括4部分：①.
图2-7 TL431的管脚排列及等效电路
a DIP-8封装 b 等效电路
误差放大器A，其同向输入端接从电阻分压器上得到的取样电压，反向输入端则接内部2.5V基准电压Uref，并且设计的UREF=Uref,UREF端常态下应为2.5V，因此称基准端：②.内部2.5v(准确值为2.495V)基准电压源Uref;③.NPN型晶体管VT，它在电路中起到调节负载电流的作用；④.保护二极管VD，可防止因K-A间电源级性接反而损坏芯片。TL431的电路符号和基本接线如图2-8所示。它相当于一只可调试齐纳稳压管，输出电压由外部精密电阻R1和R2来设定，有公式
Uo=Uka=(1+R1/R2)Uref 2-11
R3是Ika的限流电阻。TL431的稳压原理可分析如下：当由于某种原因使Uo升高时，取样电压Uref也随之升高，使UREF>Uref ,比较器输出高电平，令VT导通，Uo下降。反之，Uo下降导致UREF下降UREF<Uref进而比较器再次翻转，输出变成低电平导致VT截至输出电压Uo上升。这样循环下去，从动态平衡的角度来看，就迫使Uo趋于稳定，达到了稳压的目的，并且UREF=Uref.
图2-8 TL431的电路符号与基本接线
a 电路符号 b 基本接线
TL431可广泛应用于单片开关电源中，作为外部误差放大器，构成光耦反馈式电路。其工作原理是当输出电压发生波动是，经电阻分压后得到的取样电压就与TL431中的2.5V带隙基准电压进行比较，在阴极上形成误差电压，使发光二极管的工作电流If发生变化，再通过光耦去改变控制端电流Ic的大小，调节TOPSwitch的输出占空比，使Uo 不变，达到稳压的目的。
3.2 电磁干扰滤波器
电磁干扰滤波器亦称EMI滤波器，它能有效的抑制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性，可广泛用于电子测量仪器、计算机机房设备、开关电源测控系统等领域。电网噪声是电磁干扰的一种，它属于射频干扰(RFI)，其传导噪声的频谱大致为10KHz-30MHz，最高可达150MHz。根据传播方向的不同，电网噪声可分为两大类：一类是从电源进线引入的外界干扰，另一类是由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声。这表明它属于双向干扰信号，电子设备既是噪声赶的对象，又是一个噪声源。若从形成特点来看，噪声干扰分串模干扰和共模干扰。串模干扰是两条电源之间（或线对线）的噪声。共模干扰则是两条电源线对大地（或线对地）的噪声。因此，电磁干扰滤波器应符合电磁兼容性(EMC)的要求，也必须上双向射频滤波器，一方面要滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，所以一台具有良好电磁兼容性的电子设备是完全可以避免串、共模干扰的。此外，电磁干扰滤波器应对串模、共模干扰都起到抑制作用。
为减小体积和降低成本，单片开关电源一般采用简易式单级EMI滤波器，主要包括共模扼流圈L和滤波电容。典型电路如图2-9所示。以图2-9c为例，L.C1和C2用来滤除共模干扰，C3和C4滤除串模干扰。当出现共模干扰时，由于L中两个线圈的磁通方向相同经过耦合后总电感量迅速增大，因此对共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过，故称作共模扼流圈。它的两个线圈分别绕在低损耗、高磁导率的铁氧体磁环上。R为泻放电阻，可将C3上的电荷释放掉，避免影响滤波性能；断电后还能是进线端L.N不带电，保证使用的安全。EMI滤波器能有效的抑制单片开关电源的电磁干扰。图2-16中曲线a为不加EMI滤波器时开关电源上0.15-30MHz传导噪声的波形（即电磁干扰峰值包络线），曲线c是插入如图2-15d所示EMI滤波器后的波形，它能将电磁干扰衰减50-70dBuV。显然， 这种EMI滤波器的效果更佳.
图2-9 单片开关电源常用的4种EMI滤波器
插入损耗(AdB)是EMI滤波器的重要参数。它是评价电磁干扰滤波器性能优劣的主要指标，设电磁干扰滤波器插入前后传输到负载上的噪声电压分别为U1.U2有
AdB=201g*(U1/U2) 2-13
插入损耗用dB来表示，分贝值愈大，说明抑制噪声的能力越强。测量插入损耗的电路如图2-11所示。e 是噪声信号发生器，Zi是信号源的内部阻抗，ZL是负载阻抗，一般取50欧。噪声频率可选10KHZ-30MHz。首先要在不同频率下分别测出插入EMI滤波器前后，负载两端的噪声压降U1.U2，再代入上式(2-10)中计算出每个频率点的AdB值，最后绘出插入损耗的曲线。需要指出，上述测试方法比较烦琐，每次都要拆装EMI滤波器。为此可采用电子开关对其进行快速切换。
图2-10 加EMI滤波器前 后干扰波形的比较
3.3 瞬态电压抑制器
瞬态电压抑制器亦称瞬态电压抑制二极管，TVS(Transient Voltage Suppressor)，是一种新型过电压保护器件。由于它的相应速度极快、钳位电压稳定、体积小、价格低，因此可作为各种仪器仪表、自控装置和家用电器中的过电压保护器，还可用来保护单片开关电源集成电路、MOS功率器件以及其它对电压敏感的半导体器件。
图2-11 测量插入损耗的电路
a 插入前 b 插入后
瞬态电压抑制器是一种硅PN结器件，其外形塑封硅整流二极管相似，如图2-18所示。常见的封装形式有DO-41.A27K.A37K.它们在75`C以下的额定脉冲功率分别为2W.5W.15W.在25`C、1/20s条件下可承受的浪涌电流分别为50A.80A.200A。其钳位电压0.7V-3KV。TVS的符号与稳压管相同，如图2-18b所示。图中，Ub.It分别为导通前加在器件上的最大额定电压。有关系式：Ur=0.8Ub.Ir是最大峰值漏电流。Uc是在1ms时间内器件可承受的最大峰值电压。有关系式：Uc>Ub>Ur。Ip是瞬时脉冲峰值电流。因Ip.It.Ir.分别属于mA uA A这3个数量级。故Ip》It》Ir。TVS的峰值脉动功率Pp与干扰脉冲的占空比（D）以及环境温度（Ta）有关。当D下降时Pp上升，反之亦然，而当Ta下降时Pp上升。Pp值通常是在脉宽1ms、脉冲上升沿10us、D=0.01%的条件下测出来的，使用时不得超过值。
瞬态电压抑制器在承受瞬态高能量电压时，能迅速反向击穿，由高阻态变为低阻态，并把干扰脉冲钳位于规定值，从而保证电子设备或元器件不受损坏。钳位时间定义为从0v达到反向击穿电压最小值所需的时间。TVS的钳位时间为1ns，所承受的瞬态脉冲峰值电流高达几十至几百安培。其性能优于压敏电阻器VSR，且参数的一致性好。
图 2-12 瞬态电压抑制器
a外形 b符号 c伏安特性
TVS器件分单向瞬态电压抑制器、双向瞬态电压抑制器两种类型。国内外产品有TVP.SE.5KP.BZT.BZY.P6KE等系列。对于P6KE系列，靠近白色环为正极；TVS可串联也可并联，以提高峰值脉动功率，但在并联是各器件的Ub值应相等。双向瞬态电压抑制器的典型产品有P6KE20.P6KE250等。这类器件能同时抑制正向、负向两种极性的干扰信号，适用于交流电路。
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