Vid design av elektroniska kretsar finns det ofta behov av en lågeffekts spänningsregulator eller en referensspänningskälla. Ett antal fasta spänningar stängs av oreglerade inbyggda stabilisatorer. Justerbar påbyggnad chip LM317, men den har vissa inneboende brister och ofta onödig funktionalitet. I många fall kommer TL431-chipet att lösa problemet, vilket gör att du kan få en stabil lågeffektskälla som kan justeras från 2,5 till 36 V.
Innehåll
Vad är TL431-chipet
Denna mikrokrets, utvecklad på 70-talet av 1900-talet, kallas ofta en "justerbar zenerdiod", och betecknas på diagrammet som en zenerdiod med två klassiska slutsatser - en anod och en katod. Det finns också en tredje slutsats, vars syfte kommer att diskuteras senare. Ser ut som en mikromontering zenerdiod minns inte alls. Den tillverkas, som en konventionell mikrokrets, i flera förpackningsalternativ. Ursprungligen gjordes alternativ endast för ett kort med hål (äkta hål), med utvecklingen av SMD-teknik började TL431 "packas" i ytmonterade paket, inklusive populära SOT:er med ett annat antal stift. Det minsta antalet ben som krävs för drift är 3. Vissa fall innehåller fler stift. Överskott av ben är antingen inte anslutna någonstans, eller dupliceras.
Huvudfunktioner hos TL431
Huvudegenskaperna, vars kunskap är tillräcklig för att utföra 90+ procent av de uppgifter som uppstår vid utvecklingen av elektroniska kretsar:
- utspänningsgränser - 2,5 ... 36 V (detta kan hänföras till minuserna, eftersom moderna regulatorer har en nedre gräns på 1,5 V);
- den högsta strömmen är 100 mA (den är liten, jämförbar med en medelstor zenerdiod, så du bör inte överbelasta mikrokretsen, den har inget skydd);
- intern resistans (impedans hos ett ekvivalent tvåterminalt nätverk) - cirka 0,22 Ohm;
- dynamiskt motstånd - 0,2 ... 0,5 Ohm;
- passvärde Uref = 2.495 V, noggrannhet - beroende på serie, från ± 0,5% till ± 2%;
- driftstemperaturområde för TL431С – 0…+70 °С, för TL431A – minus 40…+85 °С.
Andra egenskaper, inklusive grafer över parametrars beroende av temperatur, finns i databladet. Men i de flesta fall kommer de inte att behövas.
Syfte med slutsatser och funktionsprincip
När man analyserar mikrokretsens inre struktur blir det tydligt att jämförelsen med zenerdioden är ganska godtycklig.
Mest av allt liknar strukturen på TL431 en komparator. En referensspänning Vref på 2,5 V appliceras på den inverterande utgången.Denna spänning är stabiliserad, så utgången blir också stabil. Den icke-inverterande utgången tas ut. Om spänningen på den inte överstiger referensspänningen, komparatorutgång noll-, transistorn är stängd, ingen ström flyter. Om spänningen vid direktingången överstiger 2,5 V, visas en positiv nivå vid differentialförstärkarens utgång, transistorn öppnar och ström börjar flyta genom den. Denna ström begränsas av externt motstånd. Detta beteende liknar lavinbrottet hos en zenerdiod när en omvänd spänning appliceras på den. Dioden är utformad för att skydda mot omvänd påslagning av mikrokretsen.
Viktig! Spänningsreferensstiftet får inte lämnas oanslutet och kräver minst 4µA ström.
Faktum är att detta schema är villkorat - det är endast lämpligt för att förklara arbetets natur. I verkligheten genomförs allt enligt andra principer. Så inuti kretsen kan du inte hitta en punkt med en referensspänning på 2,5 V.
Exempel på kopplingskretsar
Ett av alternativen för omkopplingskretsen TL431 är en konventionell komparator. Du kan bygga någon form av tröskelreläer på den - till exempel ett nivårelä, ett belysningsrelä, etc. Endast referensspänningskällan är inbyggd och kan inte justeras, därför regleras strömmen och spänningsfallet genom sensorn.
Så snart 2,5 V faller på sensorn öppnas mikrokretsens utgångstransistor, ström flyter genom lysdioden och den lyser. Istället för LED kan du använda ett lågeffektsrelä eller en transistorbrytare som växlar belastningen. Motstånd R1 kan användas för att justera komparatorns funktionsnivå. R2 fungerar som en ballast och begränsar strömmen genom lysdioden.
Men en sådan inkludering gör det inte möjligt att använda alla funktioner i TL431 - komparatorn kan byggas på vilken annan mikrokrets som helst som är mer lämplig för sådana reläer.Samma enhet är konstruerad för andra ändamål.
Den enklaste kretsen för att slå på TL431 i parallellregulatorläge är en referensspänningskälla på 2,5 V. För detta behövs endast en ballast motstånd, vilket kommer att begränsa strömmen genom utgångstransistorn.
Viktig! Till skillnad från den klassiska zenerdiodkopplingskretsen bör du inte installera en kondensator parallellt med utgången. Detta kan leda till parasitsvängningar. I allmänhet behövs det inte, eftersom utvecklarna har vidtagit åtgärder för att minska utgående brus. Men på grund av detta kan mikrokretsen inte användas som grund för en brusgenerator, som en konventionell zenerdiod.
Mer fullständigt används mikrokretsens kapacitet i en återkopplingskrets bildad av motstånden R1 och R2.
När ström tillförs, stiger utspänningen och stabiliseras inom några mikrosekunder (svänghastigheten är inte standardiserad). Ustab är inställd delare, kan den beräknas med formeln Ustab=2,495*(1+R2/R1). Vid beräkning måste man komma ihåg att det interna motståndet med en sådan inkludering ökar med (1 + R2 / R1) gånger.
Du kan öka belastningskapaciteten på stabilisatorn på klassiskt sätt genom att slå på en extra bipolär transistor.
Viktig! Transistorn är nödvändigtvis inkluderad i återkopplingskretsen.
En sådan inneslutning omvandlar kretsen till en parallellregulator, vilket kräver att inspänningen överstiger utspänningen. Dess effektivitet kan inte överstiga Uout/Uin-förhållandet. Detta förvärrar parametrarna för stabilisatorn, så det är bättre att använda en fälteffekttransistor, spänningsfallet på den är mindre.
Här är effektiviteten högre på grund av den mindre erforderliga skillnaden mellan ingångs- och utgångsspänningen, men en extra strömkälla behövs för transistorgrinden - dess spänning måste överstiga Vin.
På TL431 kan du montera en strömstabilisator.
Strömmen i transistorns kollektorkrets kommer att vara lika med Istab \u003d Vref / R1.
Om samma krets ingår i form av ett nätverk med två terminaler, kommer en strömbegränsare att erhållas.
Strömmen kommer att begränsas till Io=Vref/R1+Ika. Värdet på ballastmotståndet måste väljas från villkoren Rb=Uin(Io/hfe+Ika), där hfe är transistorförstärkningen. Det kan mätas med en multimeter som har denna funktion.
Radioamatörer använder mikrokretsar i icke-standardiserade inneslutningar. TL431 har en tendens att självexcitera, vilket är en nackdel. Men detta gör det möjligt att använda den som spänningsstyrda generatorer. För att göra detta installeras en kondensator vid utgången.
Vilka är analogerna
Mikrokretsen har en hög popularitet i världen av proffs och elektronikentusiaster. Därför tillverkas den av många tillverkare. De världsberömda företagen Texas Instruments (som utvecklare), Motorola, Fairchild Semiconductor och andra producerar en mikrokrets under det ursprungliga namnet. Det är omöjligt att inte nämna den tidigare släppta stabilisatorn TL430, med Vref = 2,75 V och en maximal driftsström ökad med en och en halv gång. Men denna mikrokrets var mindre efterfrågad och levde inte upp till början av eran med SMD-montering.
Andra tillverkare producerar en spänningsregulator med andra bokstavsindex, men de har alltid siffrorna 431 i sina namn (annars kommer konsumenten helt enkelt inte att uppmärksamma den okända mikrokretsen). På marknaden finns:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
och andra mikrokretsar liknande funktionalitet. Men produkter från föga kända och okända tillverkare garanterar inte överensstämmelse med parametrarna.
Det finns en inhemsk analog - KR142EN19A, producerad i KT-26-paketet (liknar en lågeffekttransistor). Det är helt likt originalchippet, men vissa egenskaper är något annorlunda. Så det interna motståndet är normaliserat inom <0,5 Ohm.
Värt att nämna är SG6105 PWM-kontrollern. Den innehåller två interna stabilisatorer, absolut identiska med TL431. De har separata plintar och kan användas som referensspänningskällor.
Hur man kontrollerar TL431-chippets prestanda
Mikrokretsen har en ganska komplex inre struktur, så den kan inte kontrolleras av en testare. I vilket fall som helst måste du samla in något slags system. Om det finns en reglerad strömförsörjning krävs tre motstånd och en lysdiod.
Strömförsörjningens spänning får inte vara mer än 36 V. R1 väljs så att strömmen genom lysdioden vid maximal spänning inte överstiger 10-15 mA. Förhållandet mellan R1 och R3 bör vara sådant att vid maximal källspänning faller mer än 2,5 V på R3, och helst mer än 3. När utspänningen stiger från 0 V för att nå tröskeln på R3 kommer lysdioden att blinka, vilket betyder att mikrokretsen fungerar. Du kan inte installera lysdioden, utan helt enkelt mäta spänningen vid katoden - den bör ändras abrupt.
Om det inte finns någon reglerad källa, men det finns en strömförsörjning med konstant spänning, måste du använda en potentiometer istället för R3. När motorn roterar i båda riktningarna ska lysdioden tändas och slockna.
Marknaden för elektroniska komponenter erbjuder ett mycket brett utbud av integrerade spänningsregulatorer.Men omfattningen är mycket omfattande, så många typer av mikrokretsar har sin nisch på marknaden. Inklusive TL431.
Liknande artiklar:
