Projektuojant elektronines grandines dažnai reikia mažos galios įtampos reguliatoriaus arba etaloninio įtampos šaltinio. Nemažai fiksuotų įtampų uždaroma nereguliuojamais integruotais stabilizatoriais. Reguliuojamas pastatymas lustas LM317, tačiau jis turi tam tikrų būdingų trūkumų ir dažnai nereikalingų funkcijų. Daugeliu atvejų TL431 lustas išspręs problemą, leisdamas gauti mažos galios stabilios įtampos šaltinį, kurį galima reguliuoti nuo 2,5 iki 36 V.
Turinys
Kas yra TL431 lustas
Ši mikroschema, sukurta XX amžiaus aštuntajame dešimtmetyje, dažnai vadinama „reguliuojamu zenerio diodu“ ir diagramoje žymima kaip zenerio diodas su dviem klasikinėmis išvadomis - anodu ir katodu. Yra ir trečia išvada, kurios tikslas bus aptartas vėliau. Atrodo kaip mikro mazgas zenerio diodas visai neprisimena. Jis gaminamas, kaip ir įprastas mikroschemas, keliomis pakuotės parinktimis. Iš pradžių buvo pasiūlyta tik plokštė su skylutėmis (tikroji skylė), tobulėjant SMD technologijoms, TL431 buvo pradėtas „pakuoti“ į paviršiuje montuojamas pakuotes, įskaitant populiarius SOT su skirtingu kaiščių skaičiumi. Minimalus darbui reikalingas kojų skaičius yra 3. Kai kuriuose korpusuose yra daugiau kaiščių. Perteklinės kojos arba niekur nejungiamos, arba dubliuojamos.
Pagrindinės TL431 savybės
Pagrindinės charakteristikos, kurių žinių pakanka atlikti 90+ procentų užduočių, kylančių kuriant elektronines grandines:
- išėjimo įtampos ribos - 2,5 ... 36 V (tai galima priskirti minusams, nes šiuolaikiniai reguliatoriai turi apatinę 1,5 V ribą);
- didžiausia srovė yra 100 mA (ji yra maža, panaši į vidutinės galios zenerio diodą, todėl neturėtumėte perkrauti mikroschemos, ji neturi apsaugos);
- vidinė varža (lygiaverčio dviejų gnybtų tinklo varža) - apie 0,22 omo;
- dinaminis atsparumas - 0,2 ... 0,5 Ohm;
- paso vertė Uref = 2,495 V, tikslumas - priklausomai nuo serijos, nuo ± 0,5% iki ± 2%;
- darbinės temperatūros diapazonas TL431С – 0…+70 °С, TL431A – minus 40…+85 °С.
Kitas charakteristikas, įskaitant parametrų priklausomybės nuo temperatūros grafikus, galite rasti duomenų lape. Tačiau daugeliu atvejų jų neprireiks.
Išvadų tikslas ir veikimo principas
Analizuojant vidinę mikroschemos struktūrą, tampa aišku, kad palyginimas su zenerio diodu yra gana savavališkas.
Labiausiai TL431 struktūra primena lyginamąjį įrenginį. Invertuojančiam išėjimui taikoma 2,5 V etaloninė įtampa Vref.Ši įtampa yra stabilizuota, todėl išėjimas taip pat bus stabilus. Išvedama neinvertuojanti išvestis. Jei jai tiekiama įtampa neviršija etaloninės įtampos, lyginamoji išvestis nulis, tranzistorius uždarytas, srovė neteka. Jei įtampa tiesioginiame įėjime viršija 2,5 V, diferencialinio stiprintuvo išvestyje atsiranda teigiamas lygis, atsidaro tranzistorius ir per jį pradeda tekėti srovė. Šią srovę riboja išorinė varža. Toks elgesys primena zenerio diodo griūtį, kai jam taikoma atvirkštinė įtampa. Diodas skirtas apsaugoti nuo atvirkštinio mikroschemos įjungimo.
Svarbu! Įtampos atskaitos kaištis neturi būti paliktas neprijungtas ir jam reikalinga mažiausiai 4 µA srovė.
Tiesą sakant, ši schema yra sąlyginė – ji tinkama tik darbo pobūdžiui paaiškinti. Realiai viskas įgyvendinama pagal kitus principus. Taigi grandinės viduje negalite rasti taško, kurio atskaitos įtampa yra 2,5 V.
Perjungimo grandinių pavyzdžiai
Viena iš TL431 perjungimo grandinės parinkčių yra įprastas komparatorius. Ant jo galite pastatyti kažkokias slenksčio reles - pavyzdžiui, lygio relę, apšvietimo relę ir pan. Tik atskaitos įtampos šaltinis yra įmontuotas ir jo negalima reguliuoti, todėl reguliuojama srovė ir įtampos kritimas per jutiklį.
Kai tik ant jutiklio nukrenta 2,5 V, atsidaro mikroschemos išėjimo tranzistorius, srovė teka per šviesos diodą ir užsidega. Vietoj šviesos diodo galite naudoti mažos galios relę arba tranzistorių, kuris perjungia apkrovą. Rezistorius R1 gali būti naudojamas lygintuvo veikimo lygiui reguliuoti. R2 tarnauja kaip balastas ir riboja srovę per šviesos diodą.
Tačiau toks įtraukimas neleidžia naudotis visomis TL431 funkcijomis - lygintuvas gali būti pastatytas ant bet kurios kitos mikroschemos, kuri labiau tinka tokioms relėms.Tas pats agregatas skirtas kitiems tikslams.
Paprasčiausia TL431 įjungimo lygiagrečiame reguliatoriaus režime grandinė yra 2,5 V etaloninės įtampos šaltinis. Tam reikia tik balasto rezistorius, kuris apribos srovę per išėjimo tranzistorių.
Svarbu! Skirtingai nuo klasikinės zenerio diodo perjungimo grandinės, neturėtumėte montuoti kondensatoriaus lygiagrečiai su išėjimu. Tai gali sukelti parazitinius svyravimus. Apskritai tai nereikalinga, nes kūrėjai ėmėsi priemonių išvesties triukšmui sumažinti. Tačiau dėl to mikroschema negali būti naudojama kaip triukšmo generatoriaus pagrindas, kaip įprastas zenerio diodas.
Išsamiau mikroschemos galimybės išnaudojamos grįžtamojo ryšio grandinėje, kurią sudaro rezistoriai R1 ir R2.
Įjungus maitinimą, išėjimo įtampa pakyla ir stabilizuojasi per kelias mikrosekundes (svyravimo greitis nėra standartizuotas). Ustab nustatytas skirstytuvas, jį galima apskaičiuoti pagal formulę Ustab=2,495*(1+R2/R1). Skaičiuojant reikia turėti omenyje, kad vidinis pasipriešinimas su tokiu įtraukimu padidėja (1 + R2 / R1) kartus.
Stabilizatoriaus apkrovą galite padidinti klasikiniu būdu, įjungę papildomą bipolinis tranzistorius.
Svarbu! Tranzistorius būtinai įtrauktas į grįžtamojo ryšio grandinę.
Toks įtraukimas paverčia grandinę lygiagrečiu reguliatoriumi, todėl įėjimo įtampa turi viršyti išėjimo įtampą. Jo efektyvumas negali viršyti Uout/Uin santykio. Tai pablogina stabilizatoriaus parametrus, todėl geriau naudoti lauko tranzistorių, jo įtampos kritimas yra mažesnis.
Čia efektyvumas didesnis dėl mažesnio reikalingo skirtumo tarp įėjimo ir išėjimo įtampos, tačiau tranzistoriaus vartams reikalingas papildomas maitinimo šaltinis – jo įtampa turi viršyti Vin.
TL431 galite surinkti srovės stabilizatorių.
Srovė tranzistoriaus kolektoriaus grandinėje bus lygi Istab \u003d Vref / R1.
Jei ta pati grandinė yra dviejų terminalų tinklo forma, tada bus gautas srovės ribotuvas.
Srovė bus apribota iki Io=Vref/R1+Ika. Balastinio rezistoriaus reikšmė turi būti parinkta iš sąlygų Rb=Uin(Io/hfe+Ika), kur hfe yra tranzistoriaus stiprinimas. Jį galima išmatuoti multimetru, turinčiu šią funkciją.
Radijo mėgėjai naudoja mikroschemas nestandartiniuose inkliuzuose. TL431 turi polinkį savaime susijaudinti, o tai yra trūkumas. Tačiau tai leidžia jį naudoti kaip įtampos valdomus generatorius. Norėdami tai padaryti, išėjime sumontuotas kondensatorius.
Kokie yra analogai
Mikroschema turi didelį populiarumą profesionalų ir elektronikos entuziastų pasaulyje. Todėl jį gamina daugelis gamintojų. Pasaulyje žinomos kompanijos Texas Instruments (kaip kūrėjas), Motorola, Fairchild Semiconductor ir kitos gamina mikroschemą originaliu pavadinimu. Neįmanoma nepaminėti anksčiau išleisto TL430 stabilizatoriaus, kurio Vref = 2,75 V, o maksimali darbinė srovė padidinta pusantro karto. Tačiau ši mikroschema buvo mažiau paklausi ir neatitiko SMD montavimo eros pradžios.
Kiti gamintojai gamina įtampos reguliatorių su kitais raidžių indeksais, tačiau jų pavadinimuose visada yra skaičiai 431 (kitaip vartotojas tiesiog nekreips dėmesio į nežinomą mikroschemą). Rinkoje yra:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
ir kitos panašios funkcionalumo mikroschemos. Tačiau mažai žinomų ir nežinomų gamintojų gaminiai negarantuoja atitikties parametrams.
Yra buitinis analogas - KR142EN19A, pagamintas KT-26 pakuotėje (panašus į mažos galios tranzistorių). Jis visiškai panašus į originalų lustą, tačiau kai kurios charakteristikos šiek tiek skiriasi. Taigi vidinė varža normalizuojama <0,5 omo ribose.
Verta paminėti SG6105 PWM valdiklį. Jame yra du vidiniai stabilizatoriai, visiškai identiški TL431. Jie turi atskirus gnybtus ir gali būti naudojami kaip atskaitos įtampos šaltiniai.
Kaip patikrinti TL431 lusto veikimą
Mikroschema turi gana sudėtingą vidinę struktūrą, todėl jos negali patikrinti vienas testeris. Bet kokiu atveju turėsite surinkti tam tikrą schemą. Jei yra reguliuojamas maitinimo šaltinis, reikia trijų rezistorių ir šviesos diodo.
Maitinimo įtampa turi būti ne didesnė kaip 36 V. R1 parenkamas taip, kad esant maksimaliai įtampai, srovė per šviesos diodą neviršytų 10-15 mA. R1 ir R3 santykis turi būti toks, kad esant didžiausiai šaltinio įtampai, daugiau nei 2,5 V kristų į R3, o geriausia daugiau nei 3. Kai išėjimo įtampa pakyla nuo 0 V, kad pasiektų R3 slenkstį, mirksės šviesos diodas, tai reiškia, kad mikroschema veikia. Jūs negalite įdiegti šviesos diodo, o tiesiog išmatuoti įtampą prie katodo - ji turėtų staigiai pasikeisti.
Jei nėra reguliuojamo šaltinio, bet yra nuolatinės įtampos maitinimo šaltinis, vietoj R3 turėsite naudoti potenciometrą. Kai variklis sukasi į abi puses, šviesos diodas turi užsidegti ir užgesti.
Elektroninių komponentų rinka siūlo labai platų integruotų įtampos reguliatorių asortimentą.Tačiau taikymo sritis yra labai plati, todėl daugelis mikroschemų tipų turi savo nišą rinkoje. Įskaitant TL431.
Panašūs straipsniai:
