TL431: qué es, cómo funciona, pinout y cómo probarlo

Qué es un TL431

Texas Instruments describe el TL431 como un regulador shunt ajustable de tres terminales. Su tensión de referencia interna es aproximadamente 2,5 V y la salida puede programarse, mediante dos resistencias externas, desde Vref hasta 36 V en las condiciones especificadas por el fabricante.

Su salida activa tiene una característica de conducción mucho más definida que la de un Zener convencional, por eso se utiliza como referencia de precisión, regulador ajustable y amplificador de error en fuentes conmutadas.

Las tres terminales son:

• REF: entrada de referencia.
• Ánodo: terminal de retorno.
• Cátodo: terminal por donde el dispositivo hunde corriente para regular.

¿El TL431 es un transistor?

No. Aunque algunas versiones vienen en encapsulados de tres terminales que recuerdan a un transistor, el TL431 es un regulador shunt ajustable. Internamente integra una referencia de precisión, un amplificador de error y un elemento de salida que hunde corriente entre cátodo y ánodo.

Esta aclaración importa porque Google ya muestra esta guía para búsquedas como “transistor TL431”. Si se trata como si fuera un transistor común, el diagnóstico y la sustitución parten de una idea equivocada.

TL431 vs diodo Zener: no son lo mismo

Un Zener y un TL431 pueden cumplir funciones parecidas como referencia o limitador de tensión, pero trabajan de forma distinta. Un Zener depende de su tensión de ruptura y de la corriente que lo atraviesa. El TL431 incorpora una referencia interna y amplificación activa, de modo que su tensión puede programarse con un divisor externo y su transición de conducción es mucho más definida.

Pinout del TL431: no conviene asumirlo por el nombre

El TL431 existe en varios encapsulados y fabricantes. Aunque la función eléctrica sea equivalente, el orden físico de los terminales puede cambiar según encapsulado y variante.

Esto es especialmente importante al comparar TL431 con TL432. Texas Instruments indica que ambos tienen la misma función y especificaciones eléctricas dentro de la familia correspondiente, pero el TL432 cambia el pinout en determinados encapsulados como DBV, DBZ y PK.

Cómo funciona el TL431

Cuando la tensión aplicada al pin REF alcanza aproximadamente la referencia interna, el TL431 modifica la corriente entre cátodo y ánodo. Esa variación permite corregir el voltaje del circuito donde está conectado.

En una configuración ajustable básica, la relación de las resistencias externas determina la tensión regulada. De forma simplificada:

En diseños reales también interviene la corriente de referencia y las tolerancias de componentes, por lo que para cálculos de precisión conviene utilizar la ecuación completa del datasheet del fabricante.

Texas Instruments especifica para la familia TL431/TL432 una impedancia de salida típica cercana a 0,2 Ω y grados con tolerancia inicial de referencia de 0,5%, 1% o 2%, según versión.

Qué hay dentro de un TL431

Para entenderlo sin caer en simplificaciones, conviene imaginar tres bloques funcionales:

Esta estructura explica por qué el TL431 puede actuar como referencia, comparador y amplificador de error dentro de un lazo de regulación.

La corriente mínima importa: 2,495 V no cuentan toda la historia

Un error frecuente es medir aproximadamente 2,5 V entre REF y ánodo y concluir que el TL431 “está bueno”. Esa medición por sí sola no demuestra que el dispositivo esté regulando correctamente.

En la familia clásica de Texas Instruments, el datasheet especifica una corriente mínima de cátodo para regulación que depende de la variante y las condiciones de prueba. En algunas tablas de la familia aparecen valores típicos alrededor de 0,4 mA y máximos mayores, mientras la capacidad de hundimiento llega hasta 100 mA. Por eso hay que mirar el número de parte exacto y no memorizar una única cifra como universal.

Si la corriente disponible es insuficiente, si el divisor está alterado o si el optoacoplador carga el nodo de forma anormal, REF puede acercarse a la referencia y aun así el lazo no comportarse como debería.

Datos que sí conviene mirar en el datasheet

No utilizo como universales cifras de disipación, coeficiente térmico, corriente mínima o temperatura sin mirar el número de parte concreto. Esos valores cambian entre fabricantes, grados y encapsulados.

Qué hace el TL431 en una fuente de televisor

En muchas fuentes conmutadas de televisores, el TL431 trabaja en el secundario junto a un optoacoplador. El divisor resistivo toma una muestra del voltaje de salida; el TL431 compara esa muestra con su referencia y modifica la corriente del LED del optoacoplador.

El opto transfiere esa corrección al controlador PWM del primario manteniendo aislamiento galvánico. De esa forma, el sistema puede ajustar el ciclo de trabajo y mantener estable la salida.

Por eso un problema alrededor del TL431 puede relacionarse con:

• voltajes secundarios fuera de regulación;
• fuente que intenta arrancar y se protege;
• comportamiento intermitente bajo carga;
• realimentación incorrecta hacia el optoacoplador.

Cómo trabaja con el optoacoplador en una fuente conmutada

En una fuente aislada de televisor, el TL431 suele estar en el secundario y el controlador PWM en el primario. El optoacoplador permite enviar la corrección sin unir eléctricamente ambos lados.

Si la salida sube, el divisor eleva la tensión en REF. El TL431 conduce más, aumenta la corriente del LED del opto y el primario recibe la orden de reducir energía, según la topología concreta. Si la salida baja, ocurre el proceso contrario. Ese lazo es la razón por la que el TL431 es tan importante en fuentes flyback y otras SMPS aisladas.

Para una introducción a otros componentes de protección y potencia que aparecen en estas fuentes, puede consultar mi guía real sobre qué es un varistor y mi análisis del MOSFET 60R360Q / 60R360QS en fuentes.

Qué síntomas puede producir una falla en el lazo del TL431

No existe un síntoma exclusivo del TL431. Lo correcto es pensar en el lazo completo.

Por eso, cambiar el TL431 “por descarte” puede resolver algunos casos, pero no constituye un diagnóstico.

Cómo probar un TL431

1. Comprobación dentro del circuito

Con la fuente energizada y tomando todas las precauciones necesarias, una medición útil es la tensión entre REF y ánodo. Cuando el circuito está regulando, normalmente estará cerca de la referencia del componente.

Una lectura distinta no significa automáticamente que el TL431 esté dañado. Puede haber un divisor alterado, un opto defectuoso, mala alimentación, una carga anormal o un circuito que todavía no ha entrado en regulación.

2. Prueba fuera del circuito

Para una prueba funcional básica puede montarse el TL431 con una fuente limitada en corriente, una resistencia en serie al cátodo y una red divisora hacia REF. El objetivo es comprobar que el dispositivo cambia de conducción alrededor de su tensión de referencia y regula de forma estable.

No recomiendo una única combinación de resistencias como “prueba universal”, porque el punto de operación debe respetar la corriente y los límites indicados por el datasheet del componente concreto.

3. Qué revisar si sospecho del TL431

• Vref respecto al ánodo.
• Resistencias del divisor.
• Corriente disponible hacia el cátodo.
• Optoacoplador asociado.
• Capacitores de compensación.
• Soldaduras y pistas.
• Respuesta de la salida bajo carga.

Equivalentes y sustitutos del TL431

Existen dispositivos de distintos fabricantes con función similar, entre ellos KA431, LM431, AZ431 y TS431. También están TL431A/TL431B y TL432 dentro de familias relacionadas. No los considero intercambiables automáticamente.

Antes de sustituir comparo tensión de referencia y tolerancia, corriente mínima necesaria para regulación, corriente máxima de cátodo, tensión máxima de trabajo, estabilidad con la capacitancia de carga, pinout, encapsulado y rango de temperatura.

El TL432 merece atención especial: Texas Instruments confirma que tiene la misma función eléctrica que el TL431 de su misma familia, pero puede tener pinout diferente según encapsulado.

TL431 y estabilidad del lazo

En una fuente conmutada, el TL431 forma parte de un sistema de control. Su estabilidad depende del circuito completo, no de una receta universal de capacitor o resistencia.

Por eso eliminé de esta guía recomendaciones fijas como “siempre usar 100 nF a 1 µF” o “garantizar 45° de margen de fase”. Esos parámetros pertenecen al diseño del lazo y deben calcularse o medirse para la fuente concreta.

Preguntas frecuentes sobre TL431

Fuentes técnicas

Para esta actualización prioricé documentación primaria de Texas Instruments. El datasheet de TL431/TL432 especifica una referencia típica de 2,495 V, salida programable hasta 36 V dentro de las condiciones indicadas, corriente máxima de cátodo de 100 mA y los límites de regulación que dependen de la variante.

• Texas Instruments · TL431/TL432 datasheet.
• Texas Instruments · Practical Feedback Loop Design Considerations for Flyback Converter Using UCC28740.
• Texas Instruments · página oficial TL431.

La nota de aplicación sobre flyback confirma el uso del TL431 junto con optoacoplador como parte del lazo de realimentación y muestra por qué la compensación debe analizarse como sistema completo.

Mi conclusión

El TL431 sigue siendo uno de los componentes más importantes para comprender la regulación de muchas fuentes conmutadas. En reparación de televisores, lo considero parte del sistema de realimentación, no una pieza aislada.

La medición correcta siempre debe relacionarse con el divisor resistivo, el optoacoplador, el controlador PWM y la condición de carga. Sustituirlo sin comprobar esos elementos puede ocultar la causa real.

Rodrigo Rodríguez
Técnico especializado en diagnóstico y reparación de televisores · TicoElectrónica · Moravia, San José.