Pri načrtovanju elektronskih vezij pogosto obstaja potreba po regulatorju napetosti z nizko močjo ali viru referenčne napetosti. Številne fiksne napetosti so zaprte z nereguliranimi integralnimi stabilizatorji. Nastavljiva nadgradnja čip LM317, vendar ima določene pomanjkljivosti in pogosto nepotrebno funkcionalnost. V mnogih primerih bo problem rešil čip TL431, ki vam bo omogočil, da dobite stabilen vir napetosti z nizko porabo, ki ga je mogoče nastaviti od 2,5 do 36 V.
Vsebina
Kaj je čip TL431
To mikrovezje, razvito v 70-ih letih dvajsetega stoletja, se pogosto imenuje "nastavljiva zener dioda" in je na diagramu označena kot zener dioda z dvema klasičnima zaključkoma - anodo in katodo. Obstaja tudi tretji sklep, katerega namen bo govora kasneje. Izgleda kot mikro sestav zener dioda sploh se ne spomni. Proizvaja se, kot običajno mikrovezje, v več možnostih paketa. Sprva so bile možnosti narejene samo za ploščo z luknjami (prava luknja), z razvojem tehnologij SMD so TL431 začeli "pakirati" v pakete za površinsko vgradnjo, vključno s priljubljenimi SOT-ji z različnim številom zatičev. Najmanjše število nog, potrebnih za delovanje, je 3. Nekateri primerki vsebujejo več zatičev. Odvečne noge bodisi niso nikjer povezane ali pa so podvojene.
Ključne značilnosti TL431
Glavne značilnosti, katerih poznavanje zadostuje za opravljanje 90+ odstotkov nalog, ki se pojavljajo pri razvoju elektronskih vezij:
- meje izhodne napetosti - 2,5 ... 36 V (to je mogoče pripisati minusom, saj imajo sodobni regulatorji spodnjo mejo 1,5 V);
- največji tok je 100 mA (je majhen, primerljiv s zener diodo srednje moči, zato ne bi smeli preobremeniti mikrovezja, nima zaščite);
- notranja upornost (impedanca enakovrednega dvopolnega omrežja) - približno 0,22 Ohm;
- dinamični upor - 0,2 ... 0,5 Ohm;
- vrednost potnega lista Uref = 2,495 V, natančnost - odvisno od serije, od ± 0,5% do ± 2%;
- delovno temperaturno območje za TL431С – 0…+70 °С, za TL431A – minus 40…+85 °С.
Druge značilnosti, vključno z grafi odvisnosti parametrov od temperature, najdete v podatkovnem listu. Toda v večini primerov ne bodo potrebni.
Namen sklepov in načelo delovanja
Pri analizi notranje strukture mikrovezja postane jasno, da je primerjava z zener diodo precej poljubna.
Predvsem struktura TL431 spominja na primerjalnik. Referenčna napetost Vref 2,5 V se uporablja na invertirnem izhodu.Ta napetost je stabilizirana, zato bo tudi izhod stabilen. Neinvertirajoči izhod se izpelje. Če nanjo uporabljena napetost ne presega referenčne napetosti, primerjalni izhod nič, tranzistor je zaprt, tok ne teče. Če napetost na neposrednem vhodu preseže 2,5 V, se na izhodu diferencialnega ojačevalnika pojavi pozitivna raven, tranzistor se odpre in tok začne teči skozi njega. Ta tok je omejen z zunanjim uporom. To obnašanje spominja na plazovit razpad zener diode, ko se nanjo uporabi povratna napetost. Dioda je zasnovana za zaščito pred povratnim vklopom mikrovezja.
Pomembno! Referenčni zatič napetosti ne sme ostati nepovezan in zahteva najmanj 4µA toka.
Pravzaprav je ta shema pogojna - primerna je samo za razlago narave dela. V resnici se vse izvaja po drugih načelih. Torej, znotraj vezja ne najdete točke z referenčno napetostjo 2,5 V.
Primeri stikalnih vezij
Ena od možnosti za stikalno vezje TL431 je običajen primerjalnik. Na njem lahko zgradite nekakšne mejne releje - na primer nivojski rele, svetlobni rele itd. Vgrajen je samo vir referenčne napetosti in ga ni mogoče nastaviti, zato se tok in padec napetosti skozi senzor regulirata.
Takoj, ko na senzorju pade 2,5 V, se izhodni tranzistor mikrovezja odpre, tok teče skozi LED in zasveti. Namesto LED lahko uporabite rele z majhno močjo ali tranzistorsko stikalo, ki preklaplja obremenitev. Upor R1 se lahko uporablja za prilagajanje stopnje delovanja primerjalnika. R2 služi kot balast in omejuje tok skozi LED.
Toda takšna vključitev ne omogoča uporabe vseh funkcij TL431 - primerjalnik je mogoče zgraditi na katerem koli drugem mikrovezju, ki je primernejše za takšne releje.Isti sklop je zasnovan za druge namene.
Najpreprostejše vezje za vklop TL431 v načinu vzporednega regulatorja je vir referenčne napetosti 2,5 V. Za to je potrebna le predstikalna naprava upor, ki bo omejil tok skozi izhodni tranzistor.
Pomembno! Za razliko od klasičnega preklopnega vezja zener diode ne smete namestiti kondenzatorja vzporedno z izhodom. To lahko privede do parazitskih nihanj. Na splošno ni potreben, saj so razvijalci sprejeli ukrepe za zmanjšanje izhodnega hrupa. Toda zaradi tega mikrovezja ni mogoče uporabiti kot osnovo za generator hrupa, kot običajna zener dioda.
Bolj v celoti se zmogljivosti mikrovezja uporabljajo v povratnem vezju, ki ga tvorita upori R1 in R2.
Ko se uporabi napajanje, se izhodna napetost dvigne in stabilizira v nekaj mikrosekundah (hitrost vrtenja ni standardizirana). Ustab je nastavljen delilnik, se lahko izračuna po formuli Ustab=2,495*(1+R2/R1). Pri izračunu je treba upoštevati, da se notranji upor s takšno vključitvijo poveča za (1 + R2 / R1)-krat.
Nosilnost stabilizatorja lahko povečate na klasičen način z vklopom dodatnega bipolarni tranzistor.
Pomembno! Tranzistor je nujno vključen v vezje povratne zanke.
Takšna vključitev pretvori vezje v vzporedni regulator, ki zahteva, da vhodna napetost presega izhodno napetost. Njegova učinkovitost ne sme preseči razmerja Uout/Uin. To poslabša parametre stabilizatorja, zato je bolje uporabiti poljski tranzistor, padec napetosti na njem je manjši.
Tu je učinkovitost višja zaradi manjše zahtevane razlike med vhodno in izhodno napetostjo, vendar je za tranzistorska vrata potreben dodaten vir energije - njegova napetost mora presegati Vin.
Na TL431 lahko sestavite tokovni stabilizator.
Tok v kolektorskem vezju tranzistorja bo enak Istab \u003d Vref / R1.
Če je isto vezje vključeno v obliki dvoterminalnega omrežja, bo pridobljen omejevalnik toka.
Tok bo omejen na Io=Vref/R1+Ika. Vrednost balastnega upora je treba izbrati iz pogojev Rb=Uin(Io/hfe+Ika), kjer je hfe ojačenje tranzistorja. Izmerimo ga lahko z multimetrom, ki ima to funkcijo.
Radioamaterji uporabljajo mikrovezja v nestandardnih vključkih. TL431 ima nagnjenost k samovzbujanju, kar je pomanjkljivost. Toda to omogoča uporabo kot napetostno nadzorovane generatorje. Za to je na izhodu nameščen kondenzator.
Kakšni so analogi
Mikrovezje je zelo priljubljeno v svetu strokovnjakov in ljubiteljev elektronike. Zato ga proizvajajo številni proizvajalci. Svetovno znana podjetja Texas Instruments (kot razvijalec), Motorola, Fairchild Semiconductor in druga proizvajajo mikrovezje pod izvirnim imenom. Nemogoče je ne omeniti predhodno izdanega stabilizatorja TL430 z Vref = 2,75 V in največjim delovnim tokom, povečanim za pol krat. Toda po tem mikrovezju je bilo manj povpraševanja in ni dočakalo začetka obdobja montaže SMD.
Drugi proizvajalci proizvajajo napetostni regulator z drugimi črkovnimi indeksi, vendar imajo v svojih imenih vedno številke 431 (sicer potrošnik preprosto ne bo pozoren na neznano mikrovezje). Na trgu so:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
in druga mikrovezja, podobna po funkcionalnosti. Toda izdelki malo znanih in neznanih proizvajalcev ne zagotavljajo skladnosti s parametri.
Obstaja domači analog - KR142EN19A, proizveden v paketu KT-26 (podobno kot tranzistor z nizko močjo). Je popolnoma podoben originalnemu čipu, vendar so nekatere značilnosti nekoliko drugačne. Torej je notranji upor normaliziran znotraj <0,5 Ohm.
Omembe vreden je krmilnik SG6105 PWM. Vsebuje dva notranja stabilizatorja, popolnoma identična TL431. Imajo ločene sponke in se lahko uporabljajo kot viri referenčne napetosti.
Kako preveriti delovanje čipa TL431
Mikrovezje ima precej zapleteno notranjo strukturo, zato ga ni mogoče preveriti z enim testerjem. V vsakem primeru boste morali zbrati nekakšno shemo. Če obstaja regulirano napajanje, so potrebni trije upori in LED.
Napetost napajalnika ne sme biti večja od 36 V. R1 je izbran tako, da pri največji napetosti tok skozi LED ne presega 10-15 mA. Razmerje R1 in R3 mora biti takšno, da pri največji izvorni napetosti na R3 pade več kot 2,5 V in po možnosti več kot 3. Ko se izhodna napetost dvigne z 0 V in doseže prag na R3, bo LED utripala, kar pomeni, da mikrovezje deluje. LED diode ne morete namestiti, ampak preprosto izmerite napetost na katodi - morala bi se nenadoma spremeniti.
Če ni reguliranega vira, vendar je napajalnik s konstantno napetostjo, boste morali namesto R3 uporabiti potenciometer. Ko se motor vrti v obe smeri, mora LED zasvetiti in ugasniti.
Trg elektronskih komponent ponuja zelo širok nabor integriranih regulatorjev napetosti.Toda obseg je zelo obsežen, zato imajo številne vrste mikrovezij svojo nišo na trgu. Vključno s TL431.
Podobni članki:
