Az elektronikus áramkörök tervezésekor gyakran van szükség kis teljesítményű feszültségszabályozóra vagy referencia feszültségforrásra. Számos rögzített feszültséget szabályozatlan integrált stabilizátorok zárnak le. Állítható ráépítés chip LM317, de vannak bizonyos eredendő hibái és gyakran szükségtelen funkcionalitása. A TL431 chip sok esetben megoldja a problémát, lehetővé téve, hogy kis teljesítményű, stabil feszültségforrást kapjon, amely 2,5 és 36 V között állítható.
Tartalom
Mi az a TL431 chip?
Ezt a huszadik század 70-es éveiben kifejlesztett mikroáramkört gyakran „állítható zener-diódának” nevezik, és az ábrán zener-diódának nevezik, két klasszikus következtetéssel - egy anóddal és egy katóddal. Van egy harmadik következtetés is, amelynek céljáról később lesz szó. Úgy néz ki, mint egy mikro-szerelvény zener dióda egyáltalán nem emlékszik. A hagyományos mikroáramkörökhöz hasonlóan többféle kiszerelésben készül. Kezdetben csak lyukakkal ellátott táblákra (igazi lyuk) kínáltak opciókat, az SMD technológiák fejlődésével a TL431-et felületre szerelt csomagokba kezdték „csomagolni”, beleértve a népszerű SOT-okat különböző számú tűvel. A működéshez szükséges lábak minimális száma 3. Egyes tokok több tűt tartalmaznak. A felesleges lábak vagy nincsenek sehova csatlakoztatva, vagy duplikálva vannak.
A TL431 főbb jellemzői
A főbb jellemzők, amelyek ismerete elegendő az elektronikus áramkörök fejlesztése során felmerülő feladatok 90+ százalékának elvégzéséhez:
- kimeneti feszültség határai - 2,5 ... 36 V (ez a mínuszoknak tudható be, mivel a modern szabályozók alsó határa 1,5 V);
- a legnagyobb áramerősség 100 mA (kicsi, egy közepes teljesítményű zener-diódához hasonlítható, ezért nem szabad túlterhelni a mikroáramkört, nincs védelem);
- belső ellenállás (egyenértékű kétterminális hálózat impedanciája) - körülbelül 0,22 Ohm;
- dinamikus ellenállás - 0,2 ... 0,5 Ohm;
- útlevél értéke Uref = 2,495 V, pontosság - sorozattól függően, ± 0,5% és ± 2% között;
- üzemi hőmérséklet tartomány TL431С esetén – 0…+70 °С, TL431A esetén – mínusz 40…+85 °С.
Egyéb jellemzők, köztük a paraméterek hőmérséklettől való függésének grafikonjai az adatlapon találhatók. De a legtöbb esetben nincs rájuk szükség.
A következtetések célja és működési elve
A mikroáramkör belső szerkezetének elemzésekor világossá válik, hogy a zener-diódával való összehasonlítás meglehetősen önkényes.
Leginkább a TL431 szerkezete hasonlít egy komparátorra. Az invertáló kimenetre 2,5 V Vref referenciafeszültség kerül.Ez a feszültség stabilizált, így a kimenet is stabil lesz. A nem invertáló kimenet kikerül. Ha a rákapcsolt feszültség nem haladja meg a referenciafeszültséget, összehasonlító kimenet nulla, a tranzisztor zárva van, nem folyik áram. Ha a közvetlen bemenet feszültsége meghaladja a 2,5 V-ot, akkor a differenciálerősítő kimenetén pozitív szint jelenik meg, a tranzisztor kinyílik, és áram folyik rajta. Ezt az áramot külső ellenállás korlátozza. Ez a viselkedés egy zener-dióda lavinatöréséhez hasonlít, amikor fordított feszültséget kapcsolnak rá. A dióda úgy van kialakítva, hogy megvédje a mikroáramkör fordított bekapcsolását.
Fontos! A feszültség referenciaérintkezőjét nem szabad csatlakoztatatlanul hagyni, és legalább 4 µA áramot igényel.
Valójában ez a séma feltételes - csak a munka jellegének magyarázatára alkalmas. A valóságban minden más elvek szerint valósul meg. Tehát az áramkörön belül nem talál olyan pontot, amelynek referenciafeszültsége 2,5 V.
Példák kapcsolóáramkörökre
A TL431 kapcsolóáramkör egyik lehetősége egy hagyományos komparátor. Építhet rá valamilyen küszöbrelét - például szintrelét, világítási relét stb. Csak a referencia feszültségforrás van beépítve és nem állítható, ezért az érzékelőn keresztüli áram és feszültségesés szabályozva van.
Amint 2,5 V feszültség leesik az érzékelőn, a mikroáramkör kimeneti tranzisztorja kinyílik, áram folyik át a LED-en és világít. A LED helyett használhatunk kis teljesítményű relét vagy tranzisztoros kapcsolót, amely a terhelést váltja. Az R1 ellenállással beállítható a komparátor működési szintje. Az R2 előtétként szolgál, és korlátozza a LED-en keresztüli áramot.
De egy ilyen beépítés nem teszi lehetővé a TL431 összes funkciójának használatát - a komparátor bármely más olyan mikroáramkörre építhető, amely alkalmasabb az ilyen relékhez.Ugyanezt a szerelvényt más célokra tervezték.
A TL431 párhuzamos szabályozó üzemmódban történő bekapcsolásának legegyszerűbb áramköre egy 2,5 V-os referencia feszültségforrás, ehhez csak előtétre van szükség ellenállás, amely korlátozza a kimeneti tranzisztoron áthaladó áramot.
Fontos! A klasszikus zener dióda kapcsoló áramkörrel ellentétben nem szabad kondenzátort telepíteni a kimenettel párhuzamosan. Ez parazita oszcillációkhoz vezethet. Általában nincs rá szükség, mivel a fejlesztők intézkedéseket tettek a kimeneti zaj csökkentésére. Emiatt a mikroáramkör nem használható zajgenerátor alapjaként, mint egy hagyományos zener-dióda.
Még teljesebben a mikroáramkör képességeit az R1 és R2 ellenállások által alkotott visszacsatoló áramkörben használják ki.
Tápellátás esetén a kimeneti feszültség emelkedik, és néhány mikromásodperc alatt stabilizálódik (az elfordulási sebesség nincs szabványosítva). Az Ustab be van állítva osztó, az Ustab=2,495*(1+R2/R1) képlettel számítható ki. Kiszámításkor szem előtt kell tartani, hogy a belső ellenállás ilyen zárvány esetén (1 + R2 / R1)-szeresére nő.
A stabilizátor terhelhetőségét klasszikus módon növelheti egy kiegészítő bekapcsolásával bipoláris tranzisztor.
Fontos! A tranzisztor szükségszerűen benne van a visszacsatoló hurok áramkörében.
Egy ilyen beépítés az áramkört párhuzamos szabályozóvá alakítja, ami megköveteli, hogy a bemeneti feszültség meghaladja a kimeneti feszültséget. Hatékonysága nem haladhatja meg az Uout/Uin arányt. Ez rontja a stabilizátor paramétereit, ezért érdemesebb térhatású tranzisztort használni, azon kisebb a feszültségesés.
Itt a hatásfok nagyobb a bemeneti és kimeneti feszültség kisebb szükséges különbsége miatt, de a tranzisztoros kapuhoz további áramforrás szükséges - annak feszültségének meg kell haladnia a Vin-t.
A TL431-en áramstabilizátort szerelhet össze.
A tranzisztor kollektoráramkörében az áram egyenlő lesz: Istab \u003d Vref / R1.
Ha ugyanazt az áramkört két terminálos hálózat formájában tartalmazza, akkor áramkorlátozót kapunk.
Az áramerősség Io=Vref/R1+Ika értékre korlátozódik. Az előtétellenállás értékét az Rb=Uin(Io/hfe+Ika) feltételek közül kell kiválasztani, ahol hfe a tranzisztor erősítése. Ezt a funkciót tartalmazó multiméterrel lehet mérni.
A rádióamatőrök mikroáramköröket használnak nem szabványos zárványokban. A TL431 hajlamos az öngerjesztésre, ami hátrány. Ez azonban lehetővé teszi feszültségvezérelt generátorként való használatát. Ehhez egy kondenzátort kell telepíteni a kimenetre.
Mik az analógok
A mikroáramkör nagy népszerűségnek örvend a szakemberek és az elektronika szerelmeseinek világában. Ezért sok gyártó gyártja. A világhírű Texas Instruments (mint fejlesztő), Motorola, Fairchild Semiconductor és mások gyártanak mikroáramkört eredeti néven. Lehetetlen nem beszélni a korábban kiadott TL430 stabilizátorról, amelynek Vref = 2,75 V és a maximális üzemi áram másfélszeresére nőtt. De ez a mikroáramkör kevésbé volt keresett, és nem felelt meg az SMD-szerelés korszakának kezdetének.
Más gyártók más betűindexekkel ellátott feszültségszabályozót gyártanak, de a nevükben mindig a 431-es szám szerepel (különben a fogyasztó egyszerűen nem figyel az ismeretlen mikroáramkörre). A piacon vannak:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
és más hasonló működésű mikroáramkörök. De a kevéssé ismert és ismeretlen gyártók termékei nem garantálják a paraméterek betartását.
Van egy hazai analóg - KR142EN19A, amelyet a KT-26 csomagban gyártanak (hasonlóan egy kis teljesítményű tranzisztorhoz). Teljesen hasonló az eredeti chiphez, de néhány jellemzője kissé eltér. Tehát a belső ellenállás <0,5 Ohm-on belül normalizálódik.
Említést érdemel az SG6105 PWM vezérlő. Két belső stabilizátort tartalmaz, amelyek teljesen megegyeznek a TL431-el. Külön kapcsokkal rendelkeznek, és referencia feszültségforrásként használhatók.
Hogyan ellenőrizhető a TL431 chip teljesítménye
A mikroáramkör meglehetősen bonyolult belső felépítésű, így egy tesztelővel nem ellenőrizhető. Mindenesetre össze kell gyűjtenie valamilyen sémát. Ha van szabályozott tápegység, akkor három ellenállás és egy LED szükséges.
A tápegység feszültsége nem haladhatja meg a 36 V-ot. Az R1-et úgy kell megválasztani, hogy a maximális feszültség mellett a LED-en áthaladó áram ne haladja meg a 10-15 mA-t. Az R1 és R3 arányának olyannak kell lennie, hogy a maximális forrásfeszültségnél több mint 2,5 V essen az R3-ra, lehetőleg több mint 3. Amikor a kimeneti feszültség 0 V-ról emelkedik, hogy elérje az R3 küszöbértékét, a LED villogni kezd, ami azt jelenti, hogy a mikroáramkör működik. Nem telepítheti a LED-et, hanem egyszerűen mérje meg a feszültséget a katódon - ennek hirtelen meg kell változnia.
Ha nincs szabályozott forrás, de van állandó feszültségű tápegység, akkor R3 helyett potenciométert kell használnia. Amikor a motor mindkét irányba forog, a LED-nek világítania kell és ki kell aludnia.
Az elektronikai alkatrészek piaca az integrált feszültségszabályozók nagyon széles választékát kínálja.De a hatókör nagyon kiterjedt, ezért sokféle mikroáramkörnek megvan a piaci rése. Beleértve a TL431-et.
Hasonló cikkek:
