Projektējot elektroniskās shēmas, bieži vien ir nepieciešams mazjaudas sprieguma regulators vai atsauces sprieguma avots. Vairāki fiksētie spriegumi tiek slēgti ar neregulētiem integrētiem stabilizatoriem. Regulējama uzlikšana mikroshēma LM317, taču tai ir daži raksturīgi trūkumi un bieži vien nevajadzīga funkcionalitāte. Daudzos gadījumos TL431 mikroshēma atrisinās problēmu, ļaujot iegūt mazjaudas stabila sprieguma avotu, kuru var regulēt no 2,5 līdz 36 V.
Saturs
Kas ir TL431 mikroshēma
Šo divdesmitā gadsimta 70. gados izstrādāto mikroshēmu bieži sauc par “regulējamu zenera diodi”, un diagrammā tā ir apzīmēta kā Zener diode ar diviem klasiskiem secinājumiem - anodu un katodu. Ir arī trešais secinājums, kura mērķis tiks apspriests vēlāk. Izskatās pēc mikromontāžas Zenera diode nemaz neatceras. Tas tiek ražots, tāpat kā parastā mikroshēma, vairākās komplektācijas opcijās. Sākotnēji tika piedāvātas tikai dēlis ar caurumiem (patiesais caurums), attīstoties SMD tehnoloģijām, TL431 sāka “iesaiņot” uz virsmas montējamos iepakojumos, ieskaitot populāros SOT ar atšķirīgu tapu skaitu. Darbībai nepieciešamais minimālais kāju skaits ir 3. Dažos gadījumos ir vairāk tapu. Liekās kājas vai nu nekur nav savienotas, vai dublējušās.
TL431 galvenās iezīmes
Galvenās īpašības, kuru zināšanas ir pietiekamas, lai veiktu 90+ procentus uzdevumu, kas rodas elektronisko shēmu izstrādē:
- izejas sprieguma robežas - 2,5 ... 36 V (to var attiecināt uz mīnusiem, jo mūsdienu regulatoriem ir zemākā robeža 1,5 V);
- lielākā strāva ir 100 mA (tā ir maza, salīdzināma ar vidējas jaudas zenera diodi, tāpēc nevajadzētu pārslogot mikroshēmu, tai nav aizsardzības);
- iekšējā pretestība (līdzvērtīga divu terminālu tīkla pretestība) - apmēram 0,22 omi;
- dinamiskā pretestība - 0,2 ... 0,5 omi;
- pases vērtība Uref = 2,495 V, precizitāte - atkarībā no sērijas, no ± 0,5% līdz ± 2%;
- darba temperatūras diapazons TL431С – 0…+70 °С, TL431A – mīnus 40…+85 °С.
Citus raksturlielumus, tostarp grafikus par parametru atkarību no temperatūras, var atrast datu lapā. Bet vairumā gadījumu tie nebūs vajadzīgi.
Secinājumu mērķis un darbības princips
Analizējot mikroshēmas iekšējo struktūru, kļūst skaidrs, ka salīdzinājums ar Zener diodi ir diezgan patvaļīgs.
Visvairāk TL431 struktūra atgādina salīdzinājumu. Invertējošajai izejai tiek pielikts atsauces spriegums Vref 2,5 V.Šis spriegums ir stabilizēts, tāpēc arī izeja būs stabila. Tiek izcelta neinvertējošā izvade. Ja tai pievadītais spriegums nepārsniedz atsauces spriegumu, salīdzinājuma izvade nulle, tranzistors ir aizvērts, strāva neplūst. Ja spriegums tiešajā ieejā pārsniedz 2,5 V, tad diferenciālā pastiprinātāja izejā parādās pozitīvs līmenis, atveras tranzistors un caur to sāk plūst strāva. Šo strāvu ierobežo ārējā pretestība. Šī uzvedība atgādina Zenera diodes lavīnu, kad tai tiek pielikts apgrieztais spriegums. Diode ir paredzēta aizsardzībai pret mikroshēmas reverso ieslēgšanos.
Svarīgs! Sprieguma atsauces tapu nedrīkst atstāt nepieslēgtu, un tai ir nepieciešama vismaz 4 µA strāva.
Faktiski šī shēma ir nosacīta - tā ir piemērota tikai darba būtības izskaidrošanai. Reāli viss tiek īstenots pēc citiem principiem. Tātad ķēdes iekšpusē nevar atrast punktu ar atsauces spriegumu 2,5 V.
Komutācijas ķēžu piemēri
Viena no TL431 komutācijas shēmas iespējām ir parasts komparators. Uz tā var uzbūvēt kaut kādus sliekšņa relejus - piemēram, līmeņa releju, apgaismojuma releju utt. Ir iebūvēts tikai atsauces sprieguma avots un to nevar regulēt, tāpēc tiek regulēta strāva un sprieguma kritums caur sensoru.
Tiklīdz uz sensora nokrīt 2,5 V, atveras mikroshēmas izejas tranzistors, strāva plūst caur LED un iedegas. Gaismas diodes vietā varat izmantot mazjaudas releju vai tranzistora slēdzi, kas pārslēdz slodzi. Rezistoru R1 var izmantot, lai pielāgotu salīdzinājuma darbības līmeni. R2 kalpo kā balasts un ierobežo strāvu caur LED.
Bet šāda iekļaušana neļauj izmantot visas TL431 funkcijas - salīdzinātāju var būvēt uz jebkuras citas mikroshēmas, kas ir vairāk piemērota šādiem relejiem.Tas pats komplekts ir paredzēts citiem mērķiem.
Vienkāršākā shēma TL431 ieslēgšanai paralēlā regulatora režīmā ir 2,5 V atsauces sprieguma avots. Šim nolūkam ir nepieciešams tikai balasts rezistors, kas ierobežos strāvu caur izejas tranzistoru.
Svarīgs! Atšķirībā no klasiskās Zener diodes komutācijas shēmas, paralēli izejai nevajadzētu uzstādīt kondensatoru. Tas var izraisīt parazitāras svārstības. Kopumā tas nav nepieciešams, jo izstrādātāji ir veikuši pasākumus, lai samazinātu izejas troksni. Bet šī iemesla dēļ mikroshēmu nevar izmantot kā trokšņa ģeneratora pamatu, piemēram, parasto Zener diode.
Pilnīgāk mikroshēmas iespējas tiek izmantotas atgriezeniskās saites ķēdē, ko veido rezistori R1 un R2.
Kad tiek pieslēgta jauda, izejas spriegums palielinās un stabilizējas dažu mikrosekunžu laikā (pagrieziena ātrums nav standartizēts). Ustab ir iestatīts sadalītājs, to var aprēķināt pēc formulas Ustab=2,495*(1+R2/R1). Aprēķinot, jāpatur prātā, ka iekšējā pretestība ar šādu iekļaušanu palielinās (1 + R2 / R1) reizes.
Jūs varat palielināt stabilizatora kravnesību klasiskā veidā, ieslēdzot papildu bipolārais tranzistors.
Svarīgs! Tranzistors obligāti ir iekļauts atgriezeniskās saites ķēdē.
Šāda iekļaušana pārvērš ķēdi par paralēlu regulatoru, pieprasot, lai ieejas spriegums pārsniedz izejas spriegumu. Tās efektivitāte nedrīkst pārsniegt Uout/Uin attiecību. Tas pasliktina stabilizatora parametrus, tāpēc labāk ir izmantot lauka tranzistoru, sprieguma kritums uz tā ir mazāks.
Šeit efektivitāte ir augstāka, jo ir mazāka nepieciešamā starpība starp ieejas un izejas spriegumu, bet tranzistora vārtiem ir nepieciešams papildu barošanas avots - tā spriegumam ir jāpārsniedz Vin.
Uz TL431 varat salikt strāvas stabilizatoru.
Strāva tranzistora kolektora ķēdē būs vienāda ar Istab \u003d Vref / R1.
Ja viena un tā pati ķēde ir iekļauta divu termināļu tīkla formā, tad tiks iegūts strāvas ierobežotājs.
Strāva būs ierobežota līdz Io=Vref/R1+Ika. Balasta rezistora vērtība jāizvēlas no nosacījumiem Rb=Uin(Io/hfe+Ika), kur hfe ir tranzistora pastiprinājums. To var izmērīt ar multimetru, kuram ir šī funkcija.
Radioamatieri izmanto mikroshēmas nestandarta ieslēgumos. TL431 ir tendence uz sevis uzbudinājumu, kas ir trūkums. Bet tas ļauj to izmantot kā sprieguma kontrolētus ģeneratorus. Lai to izdarītu, izejā ir uzstādīts kondensators.
Kādi ir analogi
Mikroshēmai ir liela popularitāte profesionāļu un elektronikas entuziastu pasaulē. Tāpēc to ražo daudzi ražotāji. Pasaulslavenie uzņēmumi Texas Instruments (kā izstrādātājs), Motorola, Fairchild Semiconductor un citi ražo mikroshēmu ar sākotnējo nosaukumu. Nevar nepieminēt iepriekš izlaisto TL430 stabilizatoru ar Vref = 2,75 V un maksimālo darba strāvu, kas palielināta par pusotru reizi. Bet šī mikroshēma bija mazāk pieprasīta un neatbilda SMD montāžas laikmeta sākumam.
Citi ražotāji ražo sprieguma regulatoru ar citiem burtu indeksiem, taču to nosaukumos vienmēr ir cipari 431 (pretējā gadījumā patērētājs vienkārši nepievērsīs uzmanību nezināmajai mikroshēmai). Tirgū ir:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
un citas mikroshēmas, kas līdzīgas funkcionalitātē. Bet mazpazīstamu un nezināmu ražotāju produkti negarantē atbilstību parametriem.
Ir vietējais analogs - KR142EN19A, kas ražots KT-26 iepakojumā (līdzīgi mazjaudas tranzistoram). Tas ir pilnīgi līdzīgs oriģinālajai mikroshēmai, taču dažas īpašības nedaudz atšķiras. Tātad iekšējā pretestība tiek normalizēta <0,5 omu robežās.
Pieminēšanas vērts ir SG6105 PWM kontrolieris. Tajā ir divi iekšējie stabilizatori, kas ir absolūti identiski TL431. Tiem ir atsevišķi spailes, un tos var izmantot kā atsauces sprieguma avotus.
Kā pārbaudīt TL431 mikroshēmas veiktspēju
Mikroshēmai ir diezgan sarežģīta iekšējā struktūra, tāpēc to nevar pārbaudīt ar vienu testeri. Jebkurā gadījumā jums būs jāsavāc sava veida shēma. Ja ir regulēta barošana, tad nepieciešami trīs rezistori un LED.
Barošanas avota spriegumam jābūt ne vairāk kā 36 V. R1 ir izvēlēts tā, lai pie maksimālā sprieguma strāva caur LED nepārsniegtu 10-15 mA. R1 un R3 attiecībai jābūt tādai, lai pie maksimālā avota sprieguma uz R3 nokristu vairāk par 2,5 V, bet vēlams vairāk par 3. Kad izejas spriegums paaugstinās no 0 V, lai sasniegtu R3 slieksni, mirgos gaismas diode. kas nozīmē, ka mikroshēma darbojas. Jūs nevarat uzstādīt LED, bet vienkārši izmērīt spriegumu pie katoda - tam vajadzētu pēkšņi mainīties.
Ja nav regulēta avota, bet ir barošanas avots ar pastāvīgu spriegumu, R3 vietā būs jāizmanto potenciometrs. Kad dzinējs griežas abos virzienos, LED jāiedegas un jāizdziest.
Elektronisko komponentu tirgus piedāvā ļoti plašu integrēto sprieguma regulatoru klāstu.Taču darbības joma ir ļoti plaša, tāpēc daudziem mikroshēmu veidiem ir sava niša tirgū. Ieskaitot TL431.
Līdzīgi raksti:
