Κατά το σχεδιασμό ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, υπάρχει συχνά ανάγκη για έναν ρυθμιστή τάσης χαμηλής ισχύος ή μια πηγή τάσης αναφοράς. Ένας αριθμός σταθερών τάσεων κλείνει από μη ρυθμισμένους ενσωματωμένους σταθεροποιητές. Ρυθμιζόμενη βάση τσιπ LM317, αλλά έχει ορισμένα εγγενή ελαττώματα και συχνά περιττή λειτουργικότητα. Σε πολλές περιπτώσεις, το τσιπ TL431 θα λύσει το πρόβλημα, επιτρέποντάς σας να αποκτήσετε μια σταθερή πηγή τάσης χαμηλής ισχύος που μπορεί να ρυθμιστεί από 2,5 έως 36 V.
Περιεχόμενο
Τι είναι το τσιπ TL431
Αυτό το μικροκύκλωμα, που αναπτύχθηκε στη δεκαετία του '70 του εικοστού αιώνα, ονομάζεται συχνά "ρυθμιζόμενη δίοδος zener" και χαρακτηρίζεται στο διάγραμμα ως δίοδος zener με δύο κλασικά συμπεράσματα - μια άνοδο και μια κάθοδο. Υπάρχει επίσης ένα τρίτο συμπέρασμα, ο σκοπός του οποίου θα συζητηθεί αργότερα. Μοιάζει με μικροσυναρμολόγηση Δίοδος Ζένερ δεν θυμάται καθόλου. Παράγεται, όπως ένα συμβατικό μικροκύκλωμα, σε πολλές επιλογές συσκευασίας. Αρχικά, έγιναν επιλογές μόνο για μια σανίδα με τρύπες (αληθινή τρύπα), με την ανάπτυξη των τεχνολογιών SMD, το TL431 άρχισε να «συσκευάζεται» σε επιφανειακά τοποθετημένα πακέτα, συμπεριλαμβανομένων δημοφιλών SOT με διαφορετικό αριθμό ακίδων. Ο ελάχιστος αριθμός ποδιών που απαιτούνται για τη λειτουργία είναι 3. Ορισμένες θήκες περιέχουν περισσότερες ακίδες. Τα πλεονάζοντα πόδια είτε δεν συνδέονται πουθενά είτε διπλασιάζονται.
Βασικά χαρακτηριστικά του TL431
Τα κύρια χαρακτηριστικά, η γνώση των οποίων είναι επαρκής για την εκτέλεση του 90+ τοις εκατό των εργασιών που προκύπτουν στην ανάπτυξη ηλεκτρονικών κυκλωμάτων:
- όρια τάσης εξόδου - 2,5 ... 36 V (αυτό μπορεί να αποδοθεί στα μειονεκτήματα, καθώς οι σύγχρονοι ρυθμιστές έχουν κατώτερο όριο 1,5 V).
- το υψηλότερο ρεύμα είναι 100 mA (είναι μικρό, συγκρίσιμο με μια δίοδο zener μέσης ισχύος, επομένως δεν πρέπει να υπερφορτώνετε το μικροκύκλωμα, δεν έχει προστασία).
- εσωτερική αντίσταση (σύνθετη αντίσταση ισοδύναμου δικτύου δύο τερματικών) - περίπου 0,22 Ohm.
- δυναμική αντίσταση - 0,2 ... 0,5 Ohm;
- τιμή διαβατηρίου Uref = 2,495 V, ακρίβεια - ανάλογα με τη σειρά, από ± 0,5% έως ± 2%.
- εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας για TL431С – 0…+70 °С, για TL431A – μείον 40…+85 °С.
Άλλα χαρακτηριστικά, συμπεριλαμβανομένων γραφημάτων της εξάρτησης των παραμέτρων από τη θερμοκρασία, μπορούν να βρεθούν στο φύλλο δεδομένων. Αλλά στις περισσότερες περιπτώσεις δεν θα χρειαστούν.
Σκοπός συμπερασμάτων και αρχή λειτουργίας
Κατά την ανάλυση της εσωτερικής δομής του μικροκυκλώματος, γίνεται σαφές ότι η σύγκριση με τη δίοδο zener είναι μάλλον αυθαίρετη.
Πάνω απ 'όλα, η δομή του TL431 μοιάζει με συγκριτικό. Στην αναστρέφουσα έξοδο εφαρμόζεται τάση αναφοράς Vref 2,5 V.Αυτή η τάση είναι σταθεροποιημένη, επομένως η έξοδος θα είναι επίσης σταθερή. Η μη αντιστρεφόμενη έξοδος βγαίνει προς τα έξω. Εάν η τάση που εφαρμόζεται σε αυτό δεν υπερβαίνει την τάση αναφοράς, έξοδος σύγκρισης μηδέν, το τρανζίστορ είναι κλειστό, δεν ρέει ρεύμα. Εάν η τάση στην άμεση είσοδο υπερβαίνει τα 2,5 V, τότε εμφανίζεται ένα θετικό επίπεδο στην έξοδο του διαφορικού ενισχυτή, το τρανζίστορ ανοίγει και το ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσω αυτού. Αυτό το ρεύμα περιορίζεται από εξωτερική αντίσταση. Αυτή η συμπεριφορά μοιάζει με τη διάσπαση χιονοστιβάδας μιας διόδου zener όταν εφαρμόζεται αντίστροφη τάση σε αυτήν. Η δίοδος έχει σχεδιαστεί για να προστατεύει από την αντίστροφη ενεργοποίηση του μικροκυκλώματος.
Σπουδαίος! Η ακίδα αναφοράς τάσης δεν πρέπει να μείνει ασύνδετη και απαιτεί ρεύμα τουλάχιστον 4 μΑ.
Στην πραγματικότητα, αυτό το σχήμα είναι υπό όρους - είναι κατάλληλο μόνο για την εξήγηση της φύσης της εργασίας. Στην πραγματικότητα, όλα εφαρμόζονται σύμφωνα με άλλες αρχές. Έτσι, μέσα στο κύκλωμα δεν μπορείτε να βρείτε ένα σημείο με τάση αναφοράς 2,5 V.
Παραδείγματα κυκλωμάτων μεταγωγής
Μία από τις επιλογές για το κύκλωμα μεταγωγής TL431 είναι ένας συμβατικός συγκριτής. Μπορείτε να δημιουργήσετε κάποιο είδος ρελέ κατωφλίου σε αυτό - για παράδειγμα, ένα ρελέ στάθμης, ένα ρελέ φωτισμού κ.λπ. Μόνο η πηγή τάσης αναφοράς είναι ενσωματωμένη και δεν μπορεί να ρυθμιστεί, επομένως, το ρεύμα και η πτώση τάσης μέσω του αισθητήρα ρυθμίζονται.
Μόλις πέσει 2,5 V στον αισθητήρα, το τρανζίστορ εξόδου του μικροκυκλώματος ανοίγει, το ρεύμα ρέει μέσω του LED και ανάβει. Αντί για LED, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα ρελέ χαμηλής ισχύος ή έναν διακόπτη τρανζίστορ που αλλάζει το φορτίο. Η αντίσταση R1 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση του επιπέδου λειτουργίας του συγκριτή. Το R2 χρησιμεύει ως έρμα και περιορίζει το ρεύμα μέσω του LED.
Αλλά μια τέτοια συμπερίληψη δεν καθιστά δυνατή τη χρήση όλων των χαρακτηριστικών του TL431 - ο συγκριτής μπορεί να κατασκευαστεί σε οποιοδήποτε άλλο μικροκύκλωμα που είναι πιο κατάλληλο για τέτοια ρελέ.Το ίδιο συγκρότημα έχει σχεδιαστεί για άλλους σκοπούς.
Το απλούστερο κύκλωμα για την ενεργοποίηση του TL431 σε λειτουργία παράλληλου ρυθμιστή είναι μια πηγή τάσης αναφοράς 2,5 V. Για αυτό, χρειάζεται μόνο ένα ballast αντίσταση, το οποίο θα περιορίσει το ρεύμα μέσω του τρανζίστορ εξόδου.
Σπουδαίος! Σε αντίθεση με το κλασικό κύκλωμα μεταγωγής διόδου zener, δεν πρέπει να εγκαταστήσετε πυκνωτή παράλληλα με την έξοδο. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε παρασιτικές ταλαντώσεις. Γενικά, δεν χρειάζεται, καθώς οι προγραμματιστές έχουν λάβει μέτρα για τη μείωση του θορύβου εξόδου. Αλλά εξαιτίας αυτού, το μικροκύκλωμα δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βάση για μια γεννήτρια θορύβου, όπως μια συμβατική δίοδος zener.
Πιο πληρέστερα, οι δυνατότητες του μικροκυκλώματος χρησιμοποιούνται σε ένα κύκλωμα ανάδρασης που σχηματίζεται από τις αντιστάσεις R1 και R2.
Όταν εφαρμόζεται ισχύς, η τάση εξόδου αυξάνεται και σταθεροποιείται μέσα σε λίγα μικροδευτερόλεπτα (ο ρυθμός περιστροφής δεν είναι τυποποιημένος). Το Ustab έχει ρυθμιστεί διαιρών, μπορεί να υπολογιστεί με τον τύπο Ustab=2.495*(1+R2/R1). Κατά τον υπολογισμό, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η εσωτερική αντίσταση με μια τέτοια συμπερίληψη αυξάνεται κατά (1 + R2 / R1) φορές.
Μπορείτε να αυξήσετε την ικανότητα φόρτωσης του σταθεροποιητή με τον κλασικό τρόπο, ενεργοποιώντας ένα πρόσθετο διπολικό τρανζίστορ.
Σπουδαίος! Το τρανζίστορ περιλαμβάνεται απαραίτητα στο κύκλωμα βρόχου ανάδρασης.
Μια τέτοια ένταξη μετατρέπει το κύκλωμα σε παράλληλο ρυθμιστή, απαιτώντας η τάση εισόδου να υπερβαίνει την τάση εξόδου. Η απόδοσή του δεν μπορεί να υπερβαίνει την αναλογία Uout/Uin. Αυτό επιδεινώνει τις παραμέτρους του σταθεροποιητή, επομένως είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε ένα τρανζίστορ πεδίου, η πτώση τάσης σε αυτό είναι μικρότερη.
Εδώ, η απόδοση είναι υψηλότερη λόγω της μικρότερης απαιτούμενης διαφοράς μεταξύ της τάσης εισόδου και εξόδου, αλλά απαιτείται πρόσθετη πηγή ενέργειας για την πύλη τρανζίστορ - η τάση της πρέπει να υπερβαίνει το Vin.
Στο TL431, μπορείτε να συναρμολογήσετε έναν σταθεροποιητή ρεύματος.
Το ρεύμα στο κύκλωμα συλλέκτη του τρανζίστορ θα είναι ίσο με Istab \u003d Vref / R1.
Εάν το ίδιο κύκλωμα περιλαμβάνεται με τη μορφή δικτύου δύο τερματικών, τότε θα ληφθεί ένας περιοριστής ρεύματος.
Το ρεύμα θα περιοριστεί στο Io=Vref/R1+Ika. Η τιμή της αντίστασης έρματος πρέπει να επιλεγεί από τις συνθήκες Rb=Uin(Io/hfe+Ika), όπου hfe είναι το κέρδος του τρανζίστορ. Μπορεί να μετρηθεί με ένα πολύμετρο που έχει αυτή τη λειτουργία.
Οι ραδιοερασιτέχνες χρησιμοποιούν μικροκυκλώματα σε μη τυποποιημένα εγκλείσματα. Το TL431 έχει την τάση να αυτοδιεγείρεται, κάτι που είναι μειονέκτημα. Αυτό όμως καθιστά δυνατή τη χρήση του ως γεννήτριες ελεγχόμενης τάσης. Για να γίνει αυτό, ένας πυκνωτής είναι εγκατεστημένος στην έξοδο.
Ποια είναι τα ανάλογα
Το μικροκύκλωμα έχει μεγάλη δημοτικότητα στον κόσμο των επαγγελματιών και των λάτρεις των ηλεκτρονικών. Ως εκ τούτου, παράγεται από πολλούς κατασκευαστές. Οι παγκοσμίου φήμης εταιρείες Texas Instruments (ως προγραμματιστής), Motorola, Fairchild Semiconductor και άλλες παράγουν ένα μικροκύκλωμα με την αρχική ονομασία. Είναι αδύνατο να μην αναφέρουμε τον σταθεροποιητή TL430 που κυκλοφόρησε προηγουμένως, με Vref = 2,75 V και μέγιστο ρεύμα λειτουργίας αυξημένο κατά μιάμιση φορά. Αλλά αυτό το μικροκύκλωμα ήταν λιγότερο σε ζήτηση και δεν άντεξε στην αρχή της εποχής της τοποθέτησης SMD.
Άλλοι κατασκευαστές παράγουν έναν ρυθμιστή τάσης με άλλους δείκτες γραμμάτων, αλλά έχουν πάντα τους αριθμούς 431 στα ονόματά τους (διαφορετικά ο καταναλωτής απλά δεν θα δώσει σημασία στο άγνωστο μικροκύκλωμα). Στην αγορά είναι:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
και άλλα μικροκυκλώματα παρόμοια σε λειτουργικότητα. Αλλά προϊόντα ελάχιστα γνωστών και άγνωστων κατασκευαστών δεν εγγυώνται τη συμμόρφωση με τις παραμέτρους.
Υπάρχει ένα εγχώριο ανάλογο - KR142EN19A, που παράγεται στη συσκευασία KT-26 (παρόμοιο με ένα τρανζίστορ χαμηλής ισχύος). Είναι εντελώς παρόμοιο με το αρχικό τσιπ, αλλά ορισμένα χαρακτηριστικά είναι ελαφρώς διαφορετικά. Έτσι, η εσωτερική αντίσταση κανονικοποιείται εντός <0,5 Ohm.
Άξιο αναφοράς είναι ο ελεγκτής SG6105 PWM. Περιέχει δύο εσωτερικούς σταθεροποιητές, απολύτως πανομοιότυπους με τον TL431. Έχουν ξεχωριστούς ακροδέκτες και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πηγές τάσης αναφοράς.
Πώς να ελέγξετε την απόδοση του τσιπ TL431
Το μικροκύκλωμα έχει μια μάλλον πολύπλοκη εσωτερική δομή, επομένως δεν μπορεί να ελεγχθεί από έναν ελεγκτή. Σε κάθε περίπτωση, θα πρέπει να συλλέξετε κάποιο είδος σχεδίου. Εάν υπάρχει ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό, τότε απαιτούνται τρεις αντιστάσεις και ένα LED.
Η τάση του τροφοδοτικού δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 36 V. Επιλέγεται το R1 έτσι ώστε στη μέγιστη τάση, το ρεύμα μέσω του LED να μην υπερβαίνει τα 10-15 mA. Η αναλογία των R1 και R3 πρέπει να είναι τέτοια ώστε στη μέγιστη τάση πηγής, πάνω από 2,5 V να πέφτουν στο R3 και κατά προτίμηση περισσότερο από 3. Όταν η τάση εξόδου αυξάνεται από 0 V για να φτάσει το κατώφλι στο R3, το LED θα αναβοσβήνει. που σημαίνει ότι το μικροκύκλωμα λειτουργεί. Δεν μπορείτε να εγκαταστήσετε το LED, αλλά απλώς μετρήστε την τάση στην κάθοδο - θα πρέπει να αλλάξει απότομα.
Εάν δεν υπάρχει ρυθμιζόμενη πηγή, αλλά υπάρχει τροφοδοτικό με σταθερή τάση, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε ποτενσιόμετρο αντί για R3. Όταν ο κινητήρας περιστρέφεται και προς τις δύο κατευθύνσεις, το LED πρέπει να ανάβει και να σβήνει.
Η αγορά ηλεκτρονικών εξαρτημάτων προσφέρει ένα πολύ ευρύ φάσμα ενσωματωμένων ρυθμιστών τάσης.Αλλά το πεδίο εφαρμογής είναι πολύ εκτεταμένο, τόσοι πολλοί τύποι μικροκυκλωμάτων έχουν τη θέση τους στην αγορά. Συμπεριλαμβανομένου του TL431.
Παρόμοια άρθρα:
