La proiectarea circuitelor electronice, este adesea nevoie de un regulator de tensiune de putere redusă sau de o sursă de tensiune de referință. Un număr de tensiuni fixe sunt închise de stabilizatori integrali nereglați. Construcție reglabilă cip LM317, dar are anumite defecte inerente și adesea funcționalități inutile. În multe cazuri, cipul TL431 va rezolva problema, permițându-vă să obțineți o sursă de tensiune stabilă de mică putere, care poate fi ajustată de la 2,5 la 36 V.
Conţinut
Ce este cipul TL431
Acest microcircuit, dezvoltat în anii 70 ai secolului al XX-lea, este adesea numit „diodă zener ajustabilă” și este desemnat pe diagramă ca o diodă zener cu două concluzii clasice - un anod și un catod. Există și o a treia concluzie, al cărei scop va fi discutat mai târziu. Arată ca un micro-ansamblu diodă Zener nu-și amintește deloc. Este produs, ca un microcircuit convențional, în mai multe opțiuni de pachet. Inițial, opțiunile au fost făcute numai pentru o placă cu găuri (gaura adevărată), odată cu dezvoltarea tehnologiilor SMD, TL431 a început să fie „împachetat” în pachete montate pe suprafață, inclusiv SOT-uri populare cu un număr diferit de pini. Numărul minim de picioare necesare pentru funcționare este de 3. Unele cutii conțin mai mulți știfturi. Picioarele în exces fie nu sunt conectate nicăieri, fie sunt duplicate.
Caracteristicile cheie ale TL431
Principalele caracteristici, a căror cunoaștere este suficientă pentru a îndeplini peste 90% din sarcinile care apar în dezvoltarea circuitelor electronice:
- limitele tensiunii de ieșire - 2,5 ... 36 V (acest lucru poate fi atribuit minusurilor, deoarece regulatoarele moderne au o limită inferioară de 1,5 V);
- curentul cel mai mare este de 100 mA (este mic, comparabil cu o diodă zener de putere medie, deci nu ar trebui să supraîncărcați microcircuitul, nu are protecție);
- rezistența internă (impedanța unei rețele echivalente cu două terminale) - aproximativ 0,22 Ohm;
- rezistență dinamică - 0,2 ... 0,5 Ohm;
- valoarea pașaportului Uref = 2,495 V, precizie - în funcție de serie, de la ± 0,5% la ± 2%;
- interval de temperatură de funcționare pentru TL431С – 0…+70 °С, pentru TL431A – minus 40…+85 °С.
Alte caracteristici, inclusiv grafice ale dependenței parametrilor de temperatură, pot fi găsite în fișa tehnică. Dar în majoritatea cazurilor nu vor fi necesare.
Scopul concluziilor și principiul de funcționare
Când se analizează structura internă a microcircuitului, devine clar că comparația cu dioda Zener este destul de arbitrară.
Mai presus de toate, structura TL431 seamănă cu un comparator. La ieșirea inversoare este aplicată o tensiune de referință Vref de 2,5 V.Această tensiune este stabilizată, astfel încât și ieșirea va fi stabilă. Ieșirea neinversabilă este scoasă la iveală. Dacă tensiunea aplicată nu depășește tensiunea de referință, ieșirea comparatorului zero, tranzistorul este închis, nu circulă curent. Dacă tensiunea la intrarea directă depășește 2,5 V, atunci apare un nivel pozitiv la ieșirea amplificatorului diferențial, tranzistorul se deschide și curentul începe să curgă prin el. Acest curent este limitat de rezistența externă. Acest comportament seamănă cu defectarea unei avalanșe a unei diode zener atunci când i se aplică o tensiune inversă. Dioda este proiectată pentru a proteja împotriva pornirii inverse a microcircuitului.
Important! Pinul de referință de tensiune nu trebuie lăsat neconectat și necesită un curent minim de 4µA.
De fapt, această schemă este condiționată - este potrivită numai pentru a explica natura lucrării. În realitate, totul este implementat după alte principii. Deci, în interiorul circuitului nu puteți găsi un punct cu o tensiune de referință de 2,5 V.
Exemple de circuite de comutare
Una dintre opțiunile pentru circuitul de comutare TL431 este un comparator convențional. Puteți construi un fel de relee de prag pe el - de exemplu, un releu de nivel, un releu de iluminare etc. Doar sursa de tensiune de referință este încorporată și nu poate fi reglată, prin urmare, curentul și căderea de tensiune prin senzor sunt reglate.
De îndată ce 2,5 V scade pe senzor, tranzistorul de ieșire al microcircuitului se deschide, curentul trece prin LED și acesta se aprinde. În loc de LED, puteți utiliza un releu de putere redusă sau un comutator cu tranzistor care comută sarcina. Rezistorul R1 poate fi utilizat pentru a regla nivelul de funcționare al comparatorului. R2 servește ca balast și limitează curentul prin LED.
Dar o astfel de includere nu face posibilă utilizarea tuturor caracteristicilor TL431 - comparatorul poate fi construit pe orice alt microcircuit care este mai potrivit pentru astfel de relee.Același ansamblu este conceput pentru alte scopuri.
Cel mai simplu circuit pentru pornirea TL431 în modul regulator paralel este o sursă de tensiune de referință de 2,5 V. Pentru aceasta, este nevoie doar de un balast rezistor, care va limita curentul prin tranzistorul de ieșire.
Important! Spre deosebire de circuitul clasic de comutare cu diode zener, nu ar trebui să instalați un condensator în paralel cu ieșirea. Acest lucru poate duce la oscilații parazitare. În general, nu este necesar, deoarece dezvoltatorii au luat măsuri pentru a reduce zgomotul de ieșire. Dar din această cauză, microcircuitul nu poate fi folosit ca bază pentru un generator de zgomot, ca o diodă zener convențională.
Mai pe deplin, capabilitățile microcircuitului sunt utilizate într-un circuit de feedback format din rezistențele R1 și R2.
Atunci când este aplicată puterea, tensiunea de ieșire crește și se stabilizează în câteva microsecunde (rata de slew nu este standardizată). Ustab este setat separator, se poate calcula cu formula Ustab=2.495*(1+R2/R1). Când se calculează, trebuie avut în vedere că rezistența internă cu o astfel de includere crește de (1 + R2 / R1) ori.
Puteți crește capacitatea de încărcare a stabilizatorului în mod clasic, pornind un suplimentar tranzistor bipolar.
Important! Tranzistorul este inclus în mod necesar în circuitul buclei de feedback.
O astfel de includere transformă circuitul într-un regulator paralel, necesitând ca tensiunea de intrare să depășească tensiunea de ieșire. Eficiența sa nu poate depăși raportul Uout/Uin. Acest lucru înrăutățește parametrii stabilizatorului, deci este mai bine să utilizați un tranzistor cu efect de câmp, căderea de tensiune pe acesta este mai mică.
Aici, eficiența este mai mare datorită diferenței mai mici necesare între tensiunea de intrare și de ieșire, dar este necesară o sursă de alimentare suplimentară pentru poarta tranzistorului - tensiunea acesteia trebuie să depășească Vin.
Pe TL431, puteți asambla un stabilizator de curent.
Curentul din circuitul colector al tranzistorului va fi egal cu Istab \u003d Vref / R1.
Dacă același circuit este inclus sub forma unei rețele cu două terminale, atunci se va obține un limitator de curent.
Curentul va fi limitat la Io=Vref/R1+Ika. Valoarea rezistenței de balast trebuie selectată din condițiile Rb=Uin(Io/hfe+Ika), unde hfe este câștigul tranzistorului. Se poate masura cu un multimetru care are aceasta functie.
Radioamatorii folosesc microcircuite în incluziuni nestandard. TL431 are tendința de a se autoexcita, ceea ce este un dezavantaj. Dar acest lucru face posibilă utilizarea acestuia ca generatoare controlate de tensiune. Pentru a face acest lucru, la ieșire este instalat un condensator.
Care sunt analogii
Microcircuitul are o mare popularitate în lumea profesioniștilor și a pasionaților de electronice. Prin urmare, este produs de mulți producători. Companiile de renume mondial Texas Instruments (în calitate de dezvoltator), Motorola, Fairchild Semiconductor și altele produc un microcircuit sub numele original. Este imposibil să nu mai amintim de stabilizatorul TL430 lansat anterior, cu Vref = 2,75 V și un curent maxim de funcționare crescut de o dată și jumătate. Dar acest microcircuit a fost mai puțin solicitat și nu a fost până la începutul erei montajului SMD.
Alți producători produc un regulator de tensiune cu alți indici de litere, dar au întotdeauna numerele 431 în numele lor (altfel consumatorul pur și simplu nu va acorda atenție microcircuitului necunoscut). Pe piata sunt:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
și alte microcircuite similare ca funcționalitate. Dar produsele producătorilor puțin cunoscuți și necunoscuți nu garantează conformitatea cu parametrii.
Există un analog intern - KR142EN19A, produs în pachetul KT-26 (similar cu un tranzistor de putere mică). Este complet similar cu cipul original, dar unele caracteristici sunt ușor diferite. Deci, rezistența internă este normalizată în <0,5 Ohm.
De menționat este controlerul SG6105 PWM. Contine doi stabilizatori interni, absolut identici cu TL431. Au terminale separate și pot fi folosite ca surse de tensiune de referință.
Cum se verifică performanța cipului TL431
Microcircuitul are o structură internă destul de complexă, deci nu poate fi verificat de un singur tester. În orice caz, va trebui să colectați un fel de schemă. Dacă există o sursă de alimentare reglată, atunci sunt necesare trei rezistențe și un LED.
Tensiunea sursei de alimentare nu trebuie să fie mai mare de 36 V. R1 este ales astfel încât la tensiunea maximă, curentul prin LED să nu depășească 10-15 mA. Raportul dintre R1 și R3 ar trebui să fie astfel încât la tensiunea maximă a sursei, mai mult de 2,5 V să cadă pe R3 și, de preferință, mai mult de 3. Când tensiunea de ieșire crește de la 0 V pentru a atinge pragul pe R3, LED-ul va clipi, ceea ce înseamnă că microcircuitul funcționează. Nu puteți instala LED-ul, ci pur și simplu măsurați tensiunea la catod - ar trebui să se schimbe brusc.
Dacă nu există o sursă reglată, dar există o sursă de alimentare cu tensiune constantă, va trebui să utilizați un potențiometru în loc de R3. Când motorul se rotește în ambele direcții, LED-ul ar trebui să se aprindă și să se stingă.
Piața componentelor electronice oferă o gamă foarte largă de regulatoare de tensiune integrate.Însă domeniul de aplicare este foarte extins, așa că multe tipuri de microcircuite își au nișa pe piață. Inclusiv TL431.
Articole similare:
