Ved utforming av elektroniske kretser er det ofte behov for en laveffektsspenningsregulator eller en referansespenningskilde. En rekke faste spenninger lukkes av uregulerte integrerte stabilisatorer. Justerbar påbygging brikke LM317, men den har visse iboende feil og ofte unødvendig funksjonalitet. I mange tilfeller vil TL431-brikken løse problemet, slik at du kan få en laveffekts stabil spenningskilde som kan justeres fra 2,5 til 36 V.
Innhold
Hva er TL431-brikken
Denne mikrokretsen, utviklet på 70-tallet av det tjuende århundre, kalles ofte en "justerbar zenerdiode", og er på diagrammet utpekt som en zenerdiode med to klassiske konklusjoner - en anode og en katode. Det er også en tredje konklusjon, hvis formål vil bli diskutert senere. Ser ut som en mikromontering zener diode husker ikke i det hele tatt. Den produseres, som en konvensjonell mikrokrets, i flere pakkealternativer. Opprinnelig ble det laget alternativer kun for et brett med hull (ekte hull), med utviklingen av SMD-teknologier begynte TL431 å bli "pakket" inn i overflatemonterte pakker, inkludert populære SOT-er med et annet antall pinner. Minimum antall ben som kreves for drift er 3. Noen tilfeller inneholder flere pinner. Overflødige ben er enten ikke koblet sammen noe sted, eller duplisert.
Nøkkelfunksjoner til TL431
Hovedegenskapene, hvis kunnskap er tilstrekkelig til å utføre 90+ prosent av oppgavene som oppstår i utviklingen av elektroniske kretser:
- utgangsspenningsgrenser - 2,5 ... 36 V (dette kan tilskrives minusene, siden moderne regulatorer har en nedre grense på 1,5 V);
- den høyeste strømmen er 100 mA (den er liten, sammenlignbar med en zenerdiode med middels kraft, så du bør ikke overbelaste mikrokretsen, den har ingen beskyttelse);
- intern motstand (impedans til et ekvivalent to-terminalnettverk) - omtrent 0,22 Ohm;
- dynamisk motstand - 0,2 ... 0,5 Ohm;
- passverdi Uref = 2.495 V, nøyaktighet - avhengig av serien, fra ± 0,5% til ± 2%;
- driftstemperaturområde for TL431С – 0…+70 °С, for TL431A – minus 40…+85 °С.
Andre egenskaper, inkludert grafer over parameternes avhengighet av temperatur, finnes i dataarket. Men i de fleste tilfeller vil de ikke være nødvendige.
Formål med konklusjoner og operasjonsprinsipp
Når man analyserer den interne strukturen til mikrokretsen, blir det klart at sammenligningen med zenerdioden er ganske vilkårlig.
Mest av alt ligner strukturen til TL431 en komparator. En referansespenning Vref på 2,5 V tilføres den inverterende utgangen.Denne spenningen er stabilisert, så utgangen vil også være stabil. Den ikke-inverterende utgangen hentes ut. Hvis spenningen som påføres den ikke overstiger referansespenningen, komparatorutgang null, transistoren er lukket, ingen strøm flyter. Hvis spenningen ved den direkte inngangen overstiger 2,5 V, vises et positivt nivå ved utgangen til differensialforsterkeren, transistoren åpnes, og strømmen begynner å strømme gjennom den. Denne strømmen er begrenset av ytre motstand. Denne oppførselen ligner skredbruddet til en zenerdiode når en omvendt spenning påføres den. Dioden er designet for å beskytte mot omvendt innkobling av mikrokretsen.
Viktig! Spenningsreferansepinnen må ikke stå frakoblet og krever minimum 4µA strøm.
Faktisk er denne ordningen betinget - den er bare egnet for å forklare arten av arbeidet. I virkeligheten er alt implementert etter andre prinsipper. Så inne i kretsen kan du ikke finne et punkt med en referansespenning på 2,5 V.
Eksempler på koblingskretser
Et av alternativene for TL431-svitsjekretsen er en konvensjonell komparator. Du kan bygge en slags terskelrelé på den - for eksempel et nivårelé, et lysrelé, etc. Bare referansespenningskilden er innebygd og kan ikke justeres, derfor reguleres strømmen og spenningsfallet gjennom sensoren.
Så snart 2,5 V faller på sensoren, åpnes utgangstransistoren til mikrokretsen, strøm flyter gjennom LED-en og den lyser. I stedet for LED kan du bruke et laveffektsrelé eller en transistorbryter som bytter belastningen. Motstand R1 kan brukes til å justere driftsnivået til komparatoren. R2 fungerer som en ballast og begrenser strømmen gjennom lysdioden.
Men en slik inkludering gjør det ikke mulig å bruke alle funksjonene til TL431 - komparatoren kan bygges på en hvilken som helst annen mikrokrets som er mer egnet for slike releer.Den samme enheten er designet for andre formål.
Den enkleste kretsen for å slå på TL431 i parallellregulatormodus er en referansespenningskilde på 2,5 V. For dette trengs kun en ballast motstand, som vil begrense strømmen gjennom utgangstransistoren.
Viktig! I motsetning til den klassiske zenerdiodebryterkretsen, bør du ikke installere en kondensator parallelt med utgangen. Dette kan føre til parasittiske svingninger. Generelt er det ikke nødvendig, siden utviklerne har iverksatt tiltak for å redusere utgangsstøy. Men på grunn av dette kan mikrokretsen ikke brukes som grunnlag for en støygenerator, som en konvensjonell zenerdiode.
Mer fullstendig brukes egenskapene til mikrokretsen i en tilbakemeldingskrets dannet av motstandene R1 og R2.
Når strøm tilføres, stiger utgangsspenningen og stabiliserer seg i løpet av noen få mikrosekunder (dreiehastigheten er ikke standardisert). Ustab er satt deler, kan det beregnes med formelen Ustab=2,495*(1+R2/R1). Ved beregning må det tas i betraktning at den indre motstanden med en slik inkludering øker med (1 + R2 / R1) ganger.
Du kan øke lastekapasiteten til stabilisatoren på klassisk måte ved å slå på en ekstra bipolar transistor.
Viktig! Transistoren er nødvendigvis inkludert i tilbakekoblingssløyfekretsen.
En slik inkludering konverterer kretsen til en parallellregulator, og krever at inngangsspenningen overskrider utgangsspenningen. Effektiviteten kan ikke overstige Uout/Uin-forholdet. Dette forverrer parametrene til stabilisatoren, så det er bedre å bruke en felteffekttransistor, spenningsfallet på den er mindre.
Her er effektiviteten høyere på grunn av den mindre nødvendige forskjellen mellom inngangs- og utgangsspenningen, men en ekstra strømkilde er nødvendig for transistorporten - spenningen må overstige Vin.
På TL431 kan du sette sammen en strømstabilisator.
Strømmen i transistorens kollektorkrets vil være lik Istab \u003d Vref / R1.
Hvis den samme kretsen er inkludert i form av et to-terminalnettverk, vil en strømbegrenser bli oppnådd.
Strømmen vil være begrenset til Io=Vref/R1+Ika. Verdien til ballastmotstanden må velges fra betingelsene Rb=Uin(Io/hfe+Ika), der hfe er transistorforsterkningen. Det kan måles med et multimeter som har denne funksjonen.
Radioamatører bruker mikrokretser i ikke-standard inneslutninger. TL431 har en tendens til å begeistre seg selv, noe som er en ulempe. Men dette gjør det mulig å bruke den som spenningsstyrte generatorer. For å gjøre dette er en kondensator installert ved utgangen.
Hva er analogene
Mikrokretsen har en høy popularitet i verden av profesjonelle og elektronikkentusiaster. Derfor er den produsert av mange produsenter. De verdenskjente selskapene Texas Instruments (som utvikler), Motorola, Fairchild Semiconductor og andre produserer en mikrokrets under det opprinnelige navnet. Det er umulig å ikke nevne den tidligere utgitte TL430-stabilisatoren, med Vref = 2,75 V og en maksimal driftsstrøm økt med en og en halv gang. Men denne mikrokretsen var mindre etterspurt, og levde ikke opp til begynnelsen av epoken med SMD-montering.
Andre produsenter produserer en spenningsregulator med andre bokstavindekser, men de har alltid tallene 431 i navnene (ellers vil forbrukeren rett og slett ikke ta hensyn til den ukjente mikrokretsen). På markedet er:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
og andre mikrokretser som har lignende funksjonalitet. Men produkter fra lite kjente og ukjente produsenter garanterer ikke samsvar med parametrene.
Det er en innenlandsk analog - KR142EN19A, produsert i KT-26-pakken (ligner på en laveffekttransistor). Den er helt lik den originale brikken, men noen egenskaper er litt annerledes. Så den indre motstanden er normalisert innenfor <0,5 Ohm.
Verdt å nevne er SG6105 PWM-kontrolleren. Den inneholder to interne stabilisatorer, helt identiske med TL431. De har separate terminaler og kan brukes som referansespenningskilder.
Hvordan sjekke ytelsen til TL431-brikken
Mikrokretsen har en ganske kompleks indre struktur, så den kan ikke kontrolleres av en tester. I alle fall må du samle en slags ordning. Hvis det er en regulert strømforsyning, kreves tre motstander og en LED.
Spenningen til strømforsyningen må ikke være mer enn 36 V. R1 er valgt slik at strømmen gjennom LED-en ved maksimal spenning ikke overstiger 10-15 mA. Forholdet mellom R1 og R3 bør være slik at det ved maksimal kildespenning faller mer enn 2,5 V på R3, og helst mer enn 3. Når utgangsspenningen stiger fra 0 V for å nå terskelen på R3, vil LED-en blinke, som betyr at mikrokretsen fungerer. Du kan ikke installere LED-en, men bare måle spenningen ved katoden - den bør endres brått.
Hvis det ikke er noen regulert kilde, men det er en strømforsyning med konstant spenning, må du bruke et potensiometer i stedet for R3. Når motoren roterer i begge retninger, skal lysdioden lyse og slukke.
Markedet for elektroniske komponenter tilbyr et meget bredt utvalg av integrerte spenningsregulatorer.Men omfanget er svært omfattende, så mange typer mikrokretser har sin nisje i markedet. Inkludert TL431.
Lignende artikler:
