Prilikom projektiranja elektroničkih sklopova često postoji potreba za regulatorom napona male snage ili izvorom referentnog napona. Određeni broj fiksnih napona zatvoren je nereguliranim integralnim stabilizatorima. Podesiva nadogradnja čip LM317, ali ima određene inherentne nedostatke i često nepotrebnu funkcionalnost. U mnogim slučajevima, TL431 čip će riješiti problem, omogućujući vam da dobijete stabilan izvor napona male snage koji se može podesiti od 2,5 do 36 V.
Sadržaj
Što je TL431 čip
Ovaj mikrosklop, razvijen 70-ih godina dvadesetog stoljeća, često se naziva "podesiva zener dioda", a na dijagramu je označen kao zener dioda s dva klasična zaključka - anodom i katodom. Postoji i treći zaključak o čijoj će svrsi biti riječi kasnije. Izgleda kao mikrosklop zener dioda uopće se ne sjeća. Proizvodi se, kao i konvencionalni mikro krug, u nekoliko opcija paketa. U početku su se izrađivale opcije samo za ploču s rupama (true hole), s razvojem SMD tehnologija, TL431 se počeo "pakirati" u pakete za površinsku montažu, uključujući popularne SOT-ove s različitim brojem pinova. Minimalni broj nogu potrebnih za rad je 3. Neki slučajevi sadrže više pribadača. Višak nogu ili nije nigdje spojen, ili je dupliciran.
Ključne značajke TL431
Glavne karakteristike čije je poznavanje dovoljno za obavljanje 90+ posto zadataka koji se javljaju u razvoju elektroničkih sklopova:
- granice izlaznog napona - 2,5 ... 36 V (to se može pripisati minusima, budući da moderni regulatori imaju donju granicu od 1,5 V);
- najveća struja je 100 mA (mala je, usporediva s zener diodom srednje snage, tako da ne biste trebali preopteretiti mikrosklop, nema zaštitu);
- unutarnji otpor (impedancija ekvivalentne mreže s dva terminala) - oko 0,22 Ohma;
- dinamički otpor - 0,2 ... 0,5 Ohm;
- vrijednost putovnice Uref = 2,495 V, točnost - ovisno o seriji, od ± 0,5% do ± 2%;
- Raspon radne temperature za TL431S – 0…+70 °S, za TL431A – minus 40…+85 °S.
Ostale karakteristike, uključujući grafikone ovisnosti parametara o temperaturi, mogu se pronaći u podatkovnoj tablici. Ali u većini slučajeva neće biti potrebni.
Svrha zaključaka i princip rada
Kada se analizira unutarnja struktura mikrosklopa, postaje jasno da je usporedba s zener diodom prilično proizvoljna.
Najviše od svega, struktura TL431 nalikuje usporedbi. Referentni napon Vref od 2,5 V primjenjuje se na invertirajući izlaz.Ovaj napon je stabiliziran, pa će i izlaz biti stabilan. Izvodi se neinvertirajući izlaz. Ako napon koji se na njega primjenjuje ne prelazi referentni napon, izlaz komparatora nula, tranzistor je zatvoren, struja ne teče. Ako napon na izravnom ulazu prelazi 2,5 V, tada se na izlazu diferencijalnog pojačala pojavljuje pozitivna razina, tranzistor se otvara i struja počinje teći kroz njega. Ova struja je ograničena vanjskim otporom. Ovo ponašanje podsjeća na lavinski slom zener diode kada se na nju primijeni obrnuti napon. Dioda je dizajnirana za zaštitu od obrnutog uključivanja mikrosklopa.
Važno! Referentni pin napona ne smije ostati nepovezan i zahtijeva minimalno 4µA struje.
Zapravo, ova shema je uvjetna - prikladna je samo za objašnjenje prirode posla. U stvarnosti se sve provodi po drugim principima. Dakle, unutar kruga ne možete pronaći točku s referentnim naponom od 2,5 V.
Primjeri sklopnih krugova
Jedna od opcija za sklopni krug TL431 je konvencionalni komparator. Na njemu možete izgraditi neku vrstu releja praga - na primjer, relej razine, relej rasvjete itd. Ugrađen je samo izvor referentnog napona i ne može se podesiti, stoga se regulira struja i pad napona kroz senzor.
Čim 2,5 V padne na senzoru, izlazni tranzistor mikrosklopa se otvara, struja teče kroz LED i svijetli. Umjesto LED-a, možete koristiti relej male snage ili tranzistorski prekidač koji prebacuje opterećenje. Otpornik R1 se može koristiti za podešavanje razine rada komparatora. R2 služi kao balast i ograničava struju kroz LED.
Ali takvo uključivanje ne omogućuje korištenje svih značajki TL431 - komparator se može izgraditi na bilo kojem drugom mikrosklopu koji je prikladniji za takve releje.Isti sklop je dizajniran za druge svrhe.
Najjednostavniji sklop za uključivanje TL431 u režimu paralelnog regulatora je izvor referentnog napona od 2,5 V. Za to je potrebna samo prigušnica otpornik, što će ograničiti struju kroz izlazni tranzistor.
Važno! Za razliku od klasičnog sklopnog sklopa zener diode, ne biste trebali instalirati kondenzator paralelno s izlazom. To može dovesti do parazitskih oscilacija. Općenito, nije potrebno, budući da su programeri poduzeli mjere za smanjenje izlazne buke. Ali zbog toga se mikrosklop ne može koristiti kao osnova za generator buke, poput konvencionalne zener diode.
Potpunije se mogućnosti mikrosklopa koriste u povratnom krugu koji čine otpornici R1 i R2.
Kada se primijeni struja, izlazni napon raste i stabilizira se unutar nekoliko mikrosekundi (brzina uspona nije standardizirana). Ustab je postavljen šestar, može se izračunati po formuli Ustab=2,495*(1+R2/R1). Prilikom izračunavanja mora se imati na umu da se unutarnji otpor s takvim uključivanjem povećava za (1 + R2 / R1) puta.
Nosivost stabilizatora možete povećati na klasičan način uključivanjem dodatnog bipolarni tranzistor.
Važno! Tranzistor je nužno uključen u krug povratne sprege.
Takvo uključivanje pretvara krug u paralelni regulator, zahtijevajući da ulazni napon premašuje izlazni napon. Njegova učinkovitost ne može premašiti omjer Uout/Uin. To pogoršava parametre stabilizatora, pa je bolje koristiti tranzistor s efektom polja, pad napona na njemu je manji.
Ovdje je učinkovitost veća zbog manje potrebne razlike između ulaznog i izlaznog napona, ali je potreban dodatni izvor napajanja za vrata tranzistora - njegov napon mora biti veći od Vin.
Na TL431 možete sastaviti strujni stabilizator.
Struja u kolektorskom krugu tranzistora bit će jednaka Istab \u003d Vref / R1.
Ako je isti krug uključen u obliku mreže s dva terminala, tada će se dobiti ograničavač struje.
Struja će biti ograničena na Io=Vref/R1+Ika. Vrijednost balastnog otpornika mora se odabrati iz uvjeta Rb=Uin(Io/hfe+Ika), gdje je hfe pojačanje tranzistora. Može se mjeriti multimetrom koji ima ovu funkciju.
Radio amateri koriste mikro krugove u nestandardnim uključenjima. TL431 ima sklonost samouzbuđivanju, što je nedostatak. Ali to omogućuje da se koristi kao generatori kontrolirani naponom. Da biste to učinili, na izlazu je instaliran kondenzator.
Koji su analozi
Mikrokrug ima veliku popularnost u svijetu profesionalaca i entuzijasta elektronike. Stoga ga proizvode mnogi proizvođači. Svjetski poznate tvrtke Texas Instruments (kao programer), Motorola, Fairchild Semiconductor i druge proizvode mikrosklop pod izvornim imenom. Nemoguće je ne spomenuti prethodno objavljeni stabilizator TL430, s Vref = 2,75 V i maksimalnom radnom strujom povećanom za jedan i pol puta. Ali ovaj je mikro krug bio manje tražen i nije doživio početak ere SMD montaže.
Drugi proizvođači proizvode regulator napona s drugim slovnim indeksima, ali uvijek imaju brojeve 431 u svojim nazivima (inače potrošač jednostavno neće obratiti pozornost na nepoznati mikrosklop). Na tržištu su:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
i drugi mikro krugovi slični u funkcionalnosti. Ali proizvodi malo poznatih i nepoznatih proizvođača ne jamče usklađenost s parametrima.
Postoji domaći analog - KR142EN19A, proizveden u paketu KT-26 (slično tranzistoru male snage). Potpuno je sličan originalnom čipu, ali su neke karakteristike malo drugačije. Dakle, unutarnji otpor je normaliziran unutar <0,5 Ohm.
Vrijedan spomena je SG6105 PWM kontroler. Sadrži dva unutarnja stabilizatora, apsolutno identična TL431. Imaju zasebne stezaljke i mogu se koristiti kao izvori referentnog napona.
Kako provjeriti performanse TL431 čipa
Mikrokrug ima prilično složenu unutarnju strukturu, tako da se ne može provjeriti jednim testerom. U svakom slučaju, morat ćete prikupiti neku vrstu sheme. Ako postoji regulirano napajanje, tada su potrebna tri otpornika i LED.
Napon napajanja ne smije biti veći od 36 V. R1 je odabran tako da pri maksimalnom naponu struja kroz LED ne prelazi 10-15 mA. Omjer R1 i R3 trebao bi biti takav da pri maksimalnom naponu izvora više od 2,5 V pada na R3, a po mogućnosti više od 3. Kada izlazni napon poraste od 0 V do praga na R3, LED će treptati, što znači da mikrosklop radi. Ne možete instalirati LED, već jednostavno izmjerite napon na katodi - trebao bi se naglo promijeniti.
Ako nema reguliranog izvora, ali postoji napajanje s konstantnim naponom, morat ćete koristiti potenciometar umjesto R3. Kada se motor okreće u oba smjera, LED bi se trebao upaliti i ugasiti.
Tržište elektroničkih komponenti nudi vrlo širok raspon integriranih regulatora napona.Ali opseg je vrlo opsežan, tako da mnoge vrste mikro krugova imaju svoju nišu na tržištu. Uključujući TL431.
Slični članci:
