Quando si progettano circuiti elettronici, è spesso necessario un regolatore di tensione a bassa potenza o una sorgente di tensione di riferimento. Un certo numero di tensioni fisse sono chiuse da stabilizzatori integrali non regolati. Costruzione regolabile chip LM317, ma presenta alcuni difetti intrinseci e funzionalità spesso non necessarie. In molti casi, il chip TL431 risolverà il problema, consentendo di ottenere una sorgente di tensione stabile a bassa potenza che può essere regolata da 2,5 a 36 V.
Contenuto
Qual è il chip TL431
Questo microcircuito, sviluppato negli anni '70 del XX secolo, è spesso chiamato "diodo zener regolabile" ed è designato sul diagramma come un diodo zener con due conclusioni classiche: un anodo e un catodo. C'è anche una terza conclusione, il cui scopo sarà discusso in seguito. Sembra un micro-assemblaggio diodo zener non ricorda affatto. È prodotto, come un microcircuito convenzionale, in diverse opzioni di pacchetto. Inizialmente, le opzioni erano fatte solo per una scheda con fori (true hole), con lo sviluppo delle tecnologie SMD, TL431 iniziò a essere "impacchettato" in pacchetti a montaggio superficiale, inclusi i popolari SOT con un numero diverso di pin. Il numero minimo di gambe richieste per il funzionamento è 3. Alcuni casi contengono più pin. Le gambe in eccesso non sono collegate da nessuna parte o duplicate.
Caratteristiche principali di TL431
Le caratteristiche principali, la cui conoscenza è sufficiente per svolgere oltre il 90% dei compiti che sorgono nello sviluppo di circuiti elettronici:
- limiti di tensione di uscita - 2,5 ... 36 V (questo può essere attribuito agli aspetti negativi, poiché i regolatori moderni hanno un limite inferiore di 1,5 V);
- la corrente più alta è 100 mA (è piccolo, paragonabile a un diodo zener di media potenza, quindi non dovresti sovraccaricare il microcircuito, non ha protezione);
- resistenza interna (impedenza di una rete a due terminali equivalente) - circa 0,22 Ohm;
- resistenza dinamica - 0,2 ... 0,5 Ohm;
- valore del passaporto Uref = 2,495 V, precisione - a seconda della serie, da ± 0,5% a ± 2%;
- campo di temperatura di esercizio per TL431С – 0…+70 °С, per TL431A – meno 40…+85 °С.
Altre caratteristiche, compresi i grafici della dipendenza dei parametri dalla temperatura, si trovano nella scheda tecnica. Ma nella maggior parte dei casi non saranno necessari.
Scopo delle conclusioni e principio di funzionamento
Quando si analizza la struttura interna del microcircuito, diventa chiaro che il confronto con il diodo zener è piuttosto arbitrario.
Soprattutto, la struttura del TL431 ricorda un comparatore. All'uscita invertente viene applicata una tensione di riferimento Vref di 2,5 V.Questa tensione è stabilizzata, quindi anche l'uscita sarà stabile. Viene visualizzata l'uscita non invertente. Se la tensione applicata non supera la tensione di riferimento, uscita del comparatore zero, il transistor è chiuso, non scorre corrente. Se la tensione all'ingresso diretto supera 2,5 V, all'uscita dell'amplificatore differenziale appare un livello positivo, il transistor si apre e la corrente inizia a fluire attraverso di esso. Questa corrente è limitata dalla resistenza esterna. Questo comportamento ricorda la rottura da valanga di un diodo zener quando viene applicata una tensione inversa. Il diodo è progettato per proteggere dall'accensione inversa del microcircuito.
Importante! Il pin di riferimento della tensione non deve essere lasciato scollegato e richiede un minimo di 4µA di corrente.
In effetti, questo schema è condizionale: è adatto solo per spiegare la natura del lavoro. In realtà, tutto è attuato secondo altri principi. Quindi, all'interno del circuito non è possibile trovare un punto con una tensione di riferimento di 2,5 V.
Esempi di circuiti di commutazione
Una delle opzioni per il circuito di commutazione TL431 è un comparatore convenzionale. Puoi costruire una sorta di relè di soglia su di esso, ad esempio un relè di livello, un relè di illuminazione, ecc. Solo la sorgente di tensione di riferimento è incorporata e non può essere regolata, pertanto la corrente e la caduta di tensione attraverso il sensore sono regolate.
Non appena 2,5 V cadono sul sensore, il transistor di uscita del microcircuito si apre, la corrente scorre attraverso il LED e si accende. Invece del LED, puoi utilizzare un relè a bassa potenza o un interruttore a transistor che commuta il carico. La resistenza R1 può essere utilizzata per regolare il livello di funzionamento del comparatore. R2 funge da reattore e limita la corrente attraverso il LED.
Ma una tale inclusione non consente di utilizzare tutte le funzionalità del TL431: il comparatore può essere costruito su qualsiasi altro microcircuito più adatto a tali relè.Lo stesso assieme è progettato per altri scopi.
Il circuito più semplice per l'accensione del TL431 in modalità regolatore parallelo è una sorgente di tensione di riferimento da 2,5 V. Per questo è necessario solo un reattore resistore, che limiterà la corrente attraverso il transistor di uscita.
Importante! A differenza del classico circuito di commutazione a diodi zener, non dovresti installare un condensatore in parallelo con l'uscita. Questo può portare a oscillazioni parassitarie. In generale, non è necessario, poiché gli sviluppatori hanno adottato misure per ridurre il rumore di uscita. Ma per questo motivo, il microcircuito non può essere utilizzato come base per un generatore di rumore, come un diodo zener convenzionale.
Più completamente le capacità del microcircuito sono utilizzate in un circuito di retroazione formato dai resistori R1 e R2.
Quando viene applicata l'alimentazione, la tensione di uscita aumenta e si stabilizza entro pochi microsecondi (la velocità di risposta non è standardizzata). Ustab è a posto divisore, può essere calcolato con la formula Ustab=2.495*(1+R2/R1). Durante il calcolo, è necessario tenere presente che la resistenza interna con tale inclusione aumenta di (1 + R2 / R1) volte.
È possibile aumentare la capacità di carico dello stabilizzatore in modo classico accendendo un ulteriore transistor bipolare.
Importante! Il transistor è necessariamente incluso nel circuito del circuito di retroazione.
Tale inclusione converte il circuito in un regolatore parallelo, richiedendo che la tensione di ingresso superi la tensione di uscita. La sua efficienza non può superare il rapporto Uout/Uin. Ciò peggiora i parametri dello stabilizzatore, quindi è meglio utilizzare un transistor ad effetto di campo, la caduta di tensione su di esso è inferiore.
Qui, l'efficienza è maggiore a causa della minore differenza richiesta tra la tensione di ingresso e di uscita, ma è necessaria una fonte di alimentazione aggiuntiva per il gate del transistor: la sua tensione deve superare Vin.
Sul TL431 è possibile montare uno stabilizzatore di corrente.
La corrente nel circuito del collettore del transistor sarà uguale a Istab \u003d Vref / R1.
Se lo stesso circuito è incluso sotto forma di una rete a due terminali, si otterrà un limitatore di corrente.
La corrente sarà limitata a Io=Vref/R1+Ika. Il valore della resistenza di zavorra deve essere selezionato dalle condizioni Rb=Uin(Io/hfe+Ika), dove hfe è il guadagno del transistor. Può essere misurato con un multimetro che ha questa funzione.
I radioamatori usano microcircuiti in inclusioni non standard. TL431 ha la tendenza ad autoeccitarsi, il che è uno svantaggio. Ma questo permette di utilizzarlo come generatori a tensione controllata. Per fare ciò, all'uscita è installato un condensatore.
Quali sono gli analoghi
Il microcircuito ha una grande popolarità nel mondo dei professionisti e degli appassionati di elettronica. Pertanto, è prodotto da molti produttori. Le società di fama mondiale Texas Instruments (come sviluppatore), Motorola, Fairchild Semiconductor e altre producono un microcircuito con il nome originale. Impossibile non citare lo stabilizzatore TL430 precedentemente rilasciato, con Vref = 2,75 V e una corrente massima di esercizio aumentata di una volta e mezza. Ma questo microcircuito era meno richiesto e non è stato all'altezza dell'inizio dell'era del montaggio SMD.
Altri produttori producono un regolatore di tensione con altri indici di lettere, ma hanno sempre i numeri 431 nei loro nomi (altrimenti il consumatore semplicemente non presterà attenzione al microcircuito sconosciuto). Sul mercato ci sono:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
e altri microcircuiti simili nella funzionalità. Ma i prodotti di produttori poco conosciuti e sconosciuti non garantiscono il rispetto dei parametri.
Esiste un analogo domestico: KR142EN19A, prodotto nel pacchetto KT-26 (simile a un transistor a bassa potenza). È completamente simile al chip originale, ma alcune caratteristiche sono leggermente diverse. Quindi, la resistenza interna è normalizzata entro <0,5 Ohm.
Degno di nota è il controller PWM SG6105. Contiene due stabilizzatori interni, assolutamente identici al TL431. Hanno terminali separati e possono essere utilizzati come sorgenti di tensione di riferimento.
Come controllare le prestazioni del chip TL431
Il microcircuito ha una struttura interna piuttosto complessa, quindi non può essere verificato da un tester. In ogni caso, dovrai raccogliere una sorta di schema. Se è presente un'alimentazione regolata, sono necessari tre resistori e un LED.
La tensione dell'alimentatore non deve essere superiore a 36 V. R1 è scelto in modo che alla tensione massima, la corrente attraverso il LED non superi 10-15 mA. Il rapporto tra R1 e R3 dovrebbe essere tale che alla massima tensione della sorgente, più di 2,5 V scenda su R3, e preferibilmente più di 3. Quando la tensione di uscita sale da 0 V per raggiungere la soglia su R3, il LED lampeggerà, il che significa che il microcircuito funziona. Non è possibile installare il LED, ma misurare semplicemente la tensione sul catodo: dovrebbe cambiare bruscamente.
Se non c'è una sorgente regolata, ma c'è un alimentatore a tensione costante, dovrai usare un potenziometro invece di R3. Quando il motore gira in entrambe le direzioni, il LED dovrebbe accendersi e spegnersi.
Il mercato dei componenti elettronici offre una gamma molto ampia di regolatori di tensione integrati.Ma la portata è molto ampia, quindi molti tipi di microcircuiti hanno la loro nicchia nel mercato. Compreso TL431.
Articoli simili:
