Ved design af elektroniske kredsløb er der ofte behov for en laveffektspændingsregulator eller en referencespændingskilde. En række faste spændinger lukkes af uregulerede integrerede stabilisatorer. Justerbar påbygning chip LM317, men det har visse iboende fejl og ofte unødvendig funktionalitet. I mange tilfælde vil TL431-chippen løse problemet, så du kan få en stabil spændingskilde med lav effekt, der kan justeres fra 2,5 til 36 V.
Indhold
Hvad er TL431-chippen
Dette mikrokredsløb, udviklet i 70'erne af det tyvende århundrede, kaldes ofte en "justerbar zenerdiode", og er på diagrammet betegnet som en zenerdiode med to klassiske konklusioner - en anode og en katode. Der er også en tredje konklusion, hvis formål vil blive diskuteret senere. Det ligner en mikrosamling zener diode husker slet ikke. Den produceres, som et konventionelt mikrokredsløb, i flere pakkemuligheder. Oprindeligt blev der kun lavet muligheder for et bord med huller (ægte hul), med udviklingen af SMD-teknologier begyndte TL431 at blive "pakket" i overflademonterede pakker, inklusive populære SOT'er med et andet antal ben. Det mindste antal ben, der kræves til drift, er 3. Nogle etuier indeholder flere stifter. Overskydende ben er enten ikke forbundet nogen steder, eller duplikeres.
Nøglefunktioner ved TL431
De vigtigste egenskaber, hvis viden er tilstrækkelig til at udføre 90+ procent af de opgaver, der opstår i udviklingen af elektroniske kredsløb:
- udgangsspændingsgrænser - 2,5 ... 36 V (dette kan tilskrives minusserne, da moderne regulatorer har en nedre grænse på 1,5 V);
- den højeste strøm er 100 mA (den er lille, sammenlignelig med en medium effekt zenerdiode, så du bør ikke overbelaste mikrokredsløbet, det har ingen beskyttelse);
- intern modstand (impedans af et tilsvarende to-terminal netværk) - omkring 0,22 Ohm;
- dynamisk modstand - 0,2 ... 0,5 Ohm;
- pasværdi Uref = 2.495 V, nøjagtighed - afhængig af serien, fra ± 0,5% til ± 2%;
- driftstemperaturområde for TL431С – 0…+70 °С, for TL431A – minus 40…+85 °С.
Andre karakteristika, herunder grafer over parametrenes afhængighed af temperatur, kan findes i databladet. Men i de fleste tilfælde vil de ikke være nødvendige.
Formål med konklusioner og funktionsprincip
Når man analyserer den interne struktur af mikrokredsløbet, bliver det klart, at sammenligningen med zenerdioden er ret vilkårlig.
Mest af alt ligner strukturen af TL431 en komparator. En referencespænding Vref på 2,5 V tilføres den inverterende udgang.Denne spænding er stabiliseret, så udgangen vil også være stabil. Den ikke-inverterende udgang bringes ud. Hvis den påførte spænding ikke overstiger referencespændingen, komparator output nul, transistoren er lukket, ingen strøm løber. Hvis spændingen ved den direkte indgang overstiger 2,5 V, vises et positivt niveau ved udgangen af differentialforstærkeren, transistoren åbner, og strømmen begynder at strømme gennem den. Denne strøm er begrænset af ekstern modstand. Denne adfærd ligner lavinesammenbrud af en zenerdiode, når en omvendt spænding påføres den. Dioden er designet til at beskytte mod omvendt tænding af mikrokredsløbet.
Vigtig! Spændingsreferencebenet må ikke efterlades uforbundet og kræver minimum 4µA strøm.
Faktisk er denne ordning betinget - den er kun egnet til at forklare arbejdets art. I virkeligheden er alt implementeret efter andre principper. Så inde i kredsløbet kan du ikke finde et punkt med en referencespænding på 2,5 V.
Eksempler på koblingskredsløb
En af mulighederne for TL431-koblingskredsløbet er en konventionel komparator. Du kan bygge en form for tærskelrelæer på den - for eksempel et niveaurelæ, et lysrelæ osv. Kun referencespændingskilden er indbygget og kan ikke justeres, derfor reguleres strøm- og spændingsfaldet gennem sensoren.
Så snart 2,5 V falder på sensoren, åbner mikrokredsløbets udgangstransistor, strøm løber gennem LED'en, og den lyser. I stedet for LED kan du bruge et laveffektrelæ eller en transistorkontakt, der skifter belastningen. Modstand R1 kan bruges til at justere komparatorens driftsniveau. R2 fungerer som en ballast og begrænser strømmen gennem LED'en.
Men en sådan inklusion gør det ikke muligt at bruge alle funktionerne i TL431 - komparatoren kan bygges på ethvert andet mikrokredsløb, der er mere egnet til sådanne relæer.Den samme samling er designet til andre formål.
Det enkleste kredsløb til at tænde for TL431 i parallel regulatortilstand er en 2,5 V referencespændingskilde. Til dette kræves kun en ballast modstand, hvilket vil begrænse strømmen gennem udgangstransistoren.
Vigtig! I modsætning til det klassiske zenerdiodekoblingskredsløb bør du ikke installere en kondensator parallelt med udgangen. Dette kan føre til parasitiske svingninger. Generelt er det ikke nødvendigt, da udviklerne har truffet foranstaltninger for at reducere udgangsstøj. Men på grund af dette kan mikrokredsløbet ikke bruges som grundlag for en støjgenerator, som en konventionel zenerdiode.
Mere fuldstændigt bruges mikrokredsløbets muligheder i et feedbackkredsløb dannet af modstande R1 og R2.
Når der tilføres strøm, stiger udgangsspændingen og stabiliserer sig inden for få mikrosekunder (drejningshastigheden er ikke standardiseret). Ustab er indstillet skillevæg, kan det beregnes med formlen Ustab=2,495*(1+R2/R1). Ved beregning skal man huske på, at den indre modstand med en sådan inklusion stiger med (1 + R2 / R1) gange.
Du kan øge belastningsevnen af stabilisatoren på den klassiske måde ved at tænde for en ekstra bipolær transistor.
Vigtig! Transistoren er nødvendigvis inkluderet i tilbagekoblingskredsløbet.
En sådan inklusion konverterer kredsløbet til en parallel regulator, hvilket kræver, at indgangsspændingen overstiger udgangsspændingen. Dens effektivitet kan ikke overstige Uout/Uin-forholdet. Dette forværrer stabilisatorens parametre, så det er bedre at bruge en felteffekttransistor, spændingsfaldet på den er mindre.
Her er effektiviteten højere på grund af den mindre krævede forskel mellem indgangs- og udgangsspændingen, men der er behov for en ekstra strømkilde til transistorporten - dens spænding skal overstige Vin.
På TL431 kan du samle en strømstabilisator.
Strømmen i transistorens kollektorkredsløb vil være lig med Istab \u003d Vref / R1.
Hvis det samme kredsløb er inkluderet i form af et to-terminal netværk, opnås en strømbegrænser.
Strømmen vil være begrænset til Io=Vref/R1+Ika. Værdien af ballastmodstanden skal vælges fra betingelserne Rb=Uin(Io/hfe+Ika), hvor hfe er transistorforstærkningen. Det kan måles med et multimeter, der har denne funktion.
Radioamatører bruger mikrokredsløb i ikke-standardiserede indeslutninger. TL431 har en tendens til selv at ophidse, hvilket er en ulempe. Men dette gør det muligt at bruge det som spændingsstyrede generatorer. For at gøre dette er en kondensator installeret ved udgangen.
Hvad er analogerne
Mikrokredsløbet har en høj popularitet i verden af professionelle og elektronikentusiaster. Derfor er det produceret af mange producenter. De verdensberømte virksomheder Texas Instruments (som udvikler), Motorola, Fairchild Semiconductor og andre producerer et mikrokredsløb under det originale navn. Det er umuligt ikke at nævne den tidligere udgivne TL430 stabilisator, med Vref = 2,75 V og en maksimal driftsstrøm øget med halvanden gang. Men dette mikrokredsløb var mindre efterspurgt og levede ikke op til begyndelsen af æraen med SMD-montering.
Andre producenter producerer en spændingsregulator med andre bogstavindekser, men de har altid tallene 431 i deres navne (ellers vil forbrugeren simpelthen ikke være opmærksom på det ukendte mikrokredsløb). På markedet er:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
og andre mikrokredsløb, der ligner funktionalitet. Men produkter fra lidt kendte og ukendte producenter garanterer ikke overholdelse af parametrene.
Der er en indenlandsk analog - KR142EN19A, produceret i KT-26-pakken (svarende til en laveffekttransistor). Den ligner fuldstændig den originale chip, men nogle karakteristika er lidt anderledes. Så den interne modstand er normaliseret inden for <0,5 Ohm.
Værd at nævne er SG6105 PWM-controlleren. Den indeholder to interne stabilisatorer, absolut identiske med TL431. De har separate terminaler og kan bruges som referencespændingskilder.
Sådan kontrolleres ydeevnen af TL431-chippen
Mikrokredsløbet har en ret kompleks indre struktur, så det kan ikke kontrolleres af en tester. Under alle omstændigheder bliver du nødt til at indsamle en form for ordning. Hvis der er en reguleret strømforsyning, kræves tre modstande og en LED.
Spændingen på strømforsyningen må ikke være mere end 36 V. R1 er valgt således, at strømmen gennem LED'en ved maksimal spænding ikke overstiger 10-15 mA. Forholdet mellem R1 og R3 bør være sådan, at der ved den maksimale kildespænding falder mere end 2,5 V på R3, og helst mere end 3. Når udgangsspændingen stiger fra 0 V for at nå tærsklen på R3, vil LED'en blinke, hvilket betyder, at mikrokredsløbet virker. Du kan ikke installere LED'en, men blot måle spændingen ved katoden - den skulle ændre sig brat.
Hvis der ikke er en reguleret kilde, men der er en strømforsyning med konstant spænding, skal du bruge et potentiometer i stedet for R3. Når motoren roterer i begge retninger, bør LED'en lyse og slukke.
Markedet for elektroniske komponenter tilbyder et meget bredt udvalg af integrerede spændingsregulatorer.Men omfanget er meget omfattende, så mange typer mikrokredsløb har deres niche på markedet. Inklusiv TL431.
Lignende artikler:
