Quan es dissenyen circuits electrònics, sovint es necessita un regulador de tensió de baixa potència o una font de tensió de referència. Una sèrie de tensions fixes es tanquen mitjançant estabilitzadors integrals no regulats. Construcció ajustable xip LM317, però té certs defectes inherents i sovint una funcionalitat innecessària. En molts casos, el xip TL431 solucionarà el problema, cosa que us permetrà obtenir una font de tensió estable de baixa potència que es pot ajustar de 2,5 a 36 V.
Contingut
Què és el xip TL431
Aquest microcircuit, desenvolupat als anys 70 del segle XX, sovint s'anomena "díode zener ajustable" i es designa al diagrama com un díode zener amb dues conclusions clàssiques: un ànode i un càtode. També hi ha una tercera conclusió, la finalitat de la qual es comentarà més endavant. Sembla un micro-muntatge díode zener no recorda gens. Es produeix, com un microcircuit convencional, en diverses opcions de paquet. Inicialment, només es van fer opcions per a un tauler amb forats (forat veritable), amb el desenvolupament de tecnologies SMD, TL431 va començar a ser "empaquetat" en paquets de superfície, inclosos els SOT populars amb un nombre diferent de pins. El nombre mínim de potes necessaris per al funcionament és de 3. Alguns casos contenen més agulles. Les cames en excés no estan connectades enlloc o duplicades.
Característiques principals del TL431
Les principals característiques, el coneixement de les quals és suficient per realitzar més del 90% de les tasques que es plantegen en el desenvolupament de circuits electrònics:
- límits de tensió de sortida: 2,5 ... 36 V (això es pot atribuir als inconvenients, ja que els reguladors moderns tenen un límit inferior d'1,5 V);
- el corrent més alt és de 100 mA (és petit, comparable a un díode zener de potència mitjana, de manera que no heu de sobrecarregar el microcircuit, no té protecció);
- resistència interna (impedància d'una xarxa equivalent de dos terminals) - uns 0,22 ohms;
- resistència dinàmica - 0,2 ... 0,5 Ohm;
- valor del passaport Uref = 2,495 V, precisió - depenent de la sèrie, de ± 0,5% a ± 2%;
- rang de temperatura de funcionament per a TL431С – 0…+70 °С, per a TL431A – menys 40…+85 °С.
Altres característiques, com ara gràfics de la dependència dels paràmetres de la temperatura, es poden trobar a la fitxa tècnica. Però en la majoria dels casos no seran necessaris.
Finalitat de les conclusions i principi de funcionament
Quan s'analitza l'estructura interna del microcircuit, queda clar que la comparació amb el díode zener és més aviat arbitrària.
Sobretot, l'estructura del TL431 s'assembla a un comparador. S'aplica una tensió de referència Vref de 2,5 V a la sortida inversora.Aquesta tensió s'estabilitza, de manera que la sortida també serà estable. Es mostra la sortida no inversora. Si la tensió aplicada no supera la tensió de referència, sortida del comparador zero, el transistor està tancat, no passa corrent. Si la tensió a l'entrada directa supera els 2,5 V, apareix un nivell positiu a la sortida de l'amplificador diferencial, el transistor s'obre i el corrent comença a fluir per ell. Aquest corrent està limitat per la resistència externa. Aquest comportament s'assembla a la ruptura d'una allau d'un díode zener quan se li aplica una tensió inversa. El díode està dissenyat per protegir contra l'encesa inversa del microcircuit.
Important! El pin de referència de tensió no s'ha de deixar sense connectar i requereix un mínim de 4µA de corrent.
De fet, aquest esquema és condicional: només és adequat per explicar la naturalesa del treball. En realitat, tot s'implementa segons altres principis. Per tant, dins del circuit no es pot trobar un punt amb una tensió de referència de 2,5 V.
Exemples de circuits de commutació
Una de les opcions per al circuit de commutació TL431 és un comparador convencional. Podeu construir-hi algun tipus de relés de llindar, per exemple, un relé de nivell, un relé d'il·luminació, etc. Només la font de tensió de referència està integrada i no es pot ajustar, per tant, es regulen la caiguda de corrent i tensió a través del sensor.
Tan aviat com cauen 2,5 V al sensor, el transistor de sortida del microcircuit s'obre, el corrent flueix pel LED i s'il·lumina. En lloc del LED, podeu utilitzar un relé de baixa potència o un interruptor de transistor que canvia la càrrega. La resistència R1 es pot utilitzar per ajustar el nivell de funcionament del comparador. R2 serveix com a llast i limita el corrent a través del LED.
Però aquesta inclusió no permet utilitzar totes les característiques del TL431: el comparador es pot construir en qualsevol altre microcircuit que sigui més adequat per a aquests relés.El mateix conjunt està dissenyat per a altres finalitats.
El circuit més senzill per encendre el TL431 en mode regulador paral·lel és una font de tensió de referència de 2,5 V. Per a això, només es necessita un llast resistència, que limitarà el corrent a través del transistor de sortida.
Important! A diferència del clàssic circuit de commutació del díode zener, no hauríeu d'instal·lar un condensador en paral·lel amb la sortida. Això pot provocar oscil·lacions parasitàries. En general, no és necessari, ja que els desenvolupadors han pres mesures per reduir el soroll de sortida. Però per això, el microcircuit no es pot utilitzar com a base per a un generador de soroll, com un díode zener convencional.
De manera més completa, les capacitats del microcircuit s'utilitzen en un circuit de retroalimentació format per resistències R1 i R2.
Quan s'aplica energia, la tensió de sortida augmenta i s'estabilitza en uns pocs microsegons (la velocitat de rotació no està estandarditzada). Ustab està configurat divisor, es pot calcular mitjançant la fórmula Ustab=2.495*(1+R2/R1). En calcular, cal tenir en compte que la resistència interna amb aquesta inclusió augmenta (1 + R2 / R1) vegades.
Podeu augmentar la capacitat de càrrega de l'estabilitzador de la manera clàssica activant-ne un addicional transistor bipolar.
Important! El transistor s'inclou necessàriament al circuit del bucle de retroalimentació.
Aquesta inclusió converteix el circuit en un regulador paral·lel, requerint que la tensió d'entrada superi la tensió de sortida. La seva eficiència no pot superar la relació Uout/Uin. Això empitjora els paràmetres de l'estabilitzador, per la qual cosa és millor utilitzar un transistor d'efecte de camp, la caiguda de tensió és menor.
Aquí, l'eficiència és més alta a causa de la menor diferència necessària entre la tensió d'entrada i sortida, però es necessita una font d'alimentació addicional per a la porta del transistor: la seva tensió ha de superar Vin.
Al TL431, podeu muntar un estabilitzador de corrent.
El corrent al circuit col·lector del transistor serà igual a Istab \u003d Vref / R1.
Si s'inclou el mateix circuit en forma de xarxa de dos terminals, s'obtindrà un limitador de corrent.
El corrent es limitarà a Io=Vref/R1+Ika. El valor de la resistència de balast s'ha de seleccionar entre les condicions Rb=Uin(Io/hfe+Ika), on hfe és el guany del transistor. Es pot mesurar amb un multímetre que tingui aquesta funció.
Els radioaficionats utilitzen microcircuits en inclusions no estàndard. El TL431 té tendència a autoexcitar-se, la qual cosa és un desavantatge. Però això fa possible utilitzar-lo com a generadors controlats per tensió. Per fer-ho, s'instal·la un condensador a la sortida.
Quins són els anàlegs
El microcircuit té una gran popularitat al món dels professionals i entusiastes de l'electrònica. Per tant, és produït per molts fabricants. Les empreses de fama mundial Texas Instruments (com a desenvolupador), Motorola, Fairchild Semiconductor i altres produeixen un microcircuit amb el nom original. És impossible no esmentar l'estabilitzador TL430 llançat anteriorment, amb Vref = 2,75 V i un corrent màxim de funcionament augmentat una vegada i mitja. Però aquest microcircuit tenia menys demanda i no va estar a l'altura de l'inici de l'era del muntatge SMD.
Altres fabricants produeixen un regulador de tensió amb altres índexs de lletres, però sempre tenen els números 431 als seus noms (en cas contrari, el consumidor simplement no prestarà atenció al microcircuit desconegut). Al mercat hi ha:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
i altres microcircuits similars en funcionalitat. Però els productes de fabricants poc coneguts i desconeguts no garanteixen el compliment dels paràmetres.
Hi ha un analògic domèstic: KR142EN19A, produït al paquet KT-26 (similar a un transistor de baixa potència). És completament similar al xip original, però algunes característiques són lleugerament diferents. Per tant, la resistència interna es normalitza en <0,5 ohms.
Val la pena esmentar el controlador SG6105 PWM. Conté dos estabilitzadors interns, absolutament idèntics al TL431. Tenen terminals separats i es poden utilitzar com a fonts de tensió de referència.
Com comprovar el rendiment del xip TL431
El microcircuit té una estructura interna força complexa, de manera que no pot ser comprovat per un provador. En qualsevol cas, hauràs de recollir algun tipus d'esquema. Si hi ha una font d'alimentació regulada, calen tres resistències i un LED.
La tensió de la font d'alimentació no ha de ser superior a 36 V. R1 es tria de manera que a la tensió màxima, el corrent a través del LED no superi els 10-15 mA. La relació de R1 i R3 ha de ser tal que a la tensió màxima de la font, més de 2,5 V cau a R3, i preferiblement més de 3. Quan la tensió de sortida augmenta de 0 V per arribar al llindar de R3, el LED parpellejarà, el que significa que el microcircuit està funcionant. No podeu instal·lar el LED, sinó simplement mesurar la tensió al càtode: hauria de canviar bruscament.
Si no hi ha una font regulada, però hi ha una font d'alimentació amb tensió constant, haureu d'utilitzar un potenciòmetre en comptes de R3. Quan el motor gira en ambdues direccions, el LED s'ha d'encendre i apagar.
El mercat de components electrònics ofereix una gamma molt àmplia de reguladors de tensió integrats.Però l'abast és molt ampli, de manera que molts tipus de microcircuits tenen el seu nínxol al mercat. Inclou TL431.
Articles semblants:
