Når du designer elektroniske kredsløb, har du ofte brug for en spændingsregulator med lav effekt eller en referencespændingskilde. En række faste spændinger er dækket af uregulerede integrerede spændingsregulatorer. De regulerede er bygget på LM317-chipmen den har visse ulemper i sig selv og ofte for mange funktioner. I mange tilfælde løser TL431-chippen problemet ved at levere en stabil spændingskilde med lav effekt, der kan reguleres fra 2,5V til 36V.
Indhold
Hvad er en TL431-chip?
Dette mikrokredsløb, der blev udviklet i 1970'erne, kaldes ofte en "reguleret regulator" og er angivet i skemaet som en regulator med to klassiske pins - anode og katode. Der er også en tredje ledelinje, hvis formål diskuteres senere. Mikroskiftesamlingen ser således ud stabletron Det ligner slet ikke en mikrokobler. Den fås som et almindeligt mikrokredsløb i flere forskellige husvarianter. I første omgang blev der kun produceret varianter med rigtige huller, men med udviklingen af SMD-teknologien blev TL431 også pakket i overflademonterede kabinetter, herunder den populære SOT-version med forskellige antal pins. Det mindste antal pins, der kræves for at fungere, er 3. Nogle pakker har flere pins. Redundante pins er enten ikke forbundet nogen steder eller er fordoblet.
De vigtigste funktioner i TL431
De vigtigste egenskaber, som er nok til at udføre 90+ procent af de opgaver, der opstår i elektronisk kredsløbsdesign:
- udgangsspændingsgrænserne er 2,5...36V (dette kan betragtes som et minus, da moderne regulatorer har en nedre grænse på 1,5V);
- Den maksimale strømstyrke er 100 mA (det er ikke meget, sammenligneligt med en gennemsnitlig strømregulator, så overbelast ikke mikrokredsløbet, det har ingen beskyttelse);
- Den indre modstand (impedans af den tilsvarende bipolære enhed) er ca. 0,22 ohm;
- dynamisk modstand - 0,2...0,5 Ohm;
- Uref=2,495 V, nøjagtighed - afhængig af serien fra ±0,5 % til ±2 %;
- Driftstemperaturområdet for TL431C er 0...+70 °C, for TL431A - minus 40...+85 °C.
Andre egenskaber, herunder temperaturafhængighedskurver, kan findes i databladet. I de fleste tilfælde vil du dog ikke have brug for dem.
Pintildeling og betjening
Når man ser på IC'ens indre struktur, er det klart, at sammenligninger med en Zener-diode er relative.
TL431 minder mest om en komparator. En referencespænding Vref på 2,5 V anvendes på den inverterende udgang. Denne spænding er stabiliseret, så udgangen vil også være stabil. Den ikke-inverterende udgang føres ud til ydersiden. Hvis den påførte spænding er mindre end referencespændingen, vil komparatorudgangen komparatorudgang nulTransistoren er lukket, og der løber ingen strøm. Hvis spændingen ved den direkte indgang overstiger 2,5 V, bliver differentialforstærkerens udgang positiv, transistoren åbnes, og strømmen begynder at løbe gennem den. Denne strøm er begrænset af en ekstern modstand. Denne opførsel svarer til lavineudbruddet i en stabilisator, når der påføres en omvendt spænding på den. Dioden er beregnet som beskyttelse mod omvendt strøm i mikrokredsløbet.
Vigtigt! Udgangen til referencespændingen må ikke efterlades utilsluttet nogen steder og kræver en strøm på mindst 4 µA.
Faktisk er dette kredsløb også en smule betinget - det er kun nyttigt for at forklare, hvordan tingene fungerer. Den faktiske gennemførelse følger et andet princip. Det er f.eks. ikke muligt at finde et punkt med en 2,5 V referencespænding i kredsløbet.
Eksempler på forbindelsesdiagrammer
En af TL431-kredsløbsvarianterne er en almindelig komparator. Det kan bruges til at bygge nogle tærskelrelæer - f.eks. niveaurelæer, lysrelæer osv. Kun dens referencespændingskilde er indbygget og kan ikke justeres, så strømmen og spændingsfaldet gennem sensoren er reguleret.
Så snart 2,5 V falder på sensoren, åbner chipens udgangstransistor, strømmen løber gennem LED'en, og den lyser. I stedet for LED'en kan der bruges et lav-effekt relæ eller en transistorkontakt til at skifte belastningen. Modstand R1 kan bruges til at justere komparatorens responsniveau. R2 fungerer som forkobling og begrænser strømmen gennem LED'en.
Men en sådan medtagelse giver ikke mulighed for at udnytte TL431's fulde potentiale - komparatoren kan bygges på en anden chip, der er mere egnet til sådanne relæer. Den samme samling er beregnet til et andet formål.
Den enkleste ordning er at skifte TL431 i parallel stabilisatortilstand - en 2,5 V referencespændingskilde. Det eneste, der er nødvendigt, er en ballast modstandsom vil begrænse strømmen gennem udgangstransistoren.
Vigtigt! I modsætning til det klassiske AVR-kredsløb skal der ikke placeres en kondensator parallelt med udgangen. Dette kan forårsage parasitære svingninger. Generelt er det ikke nødvendigt, da konstruktørerne har truffet foranstaltninger til at reducere støjen ved udgangen. Men derfor kan den ikke bruges som grundlag for en støjgenerator som en konventionel stabilitron.
Chipens kapacitet udnyttes bedre i et feedback-kredsløb, der består af modstande R1 og R2.
Når der tilføres strøm, stiger udgangsspændingen og stabiliserer sig i nogle få mikrosekunder (svingningshastigheden er ikke standardiseret). Ustab er givet ved ved skillevæggenog kan beregnes ved hjælp af formlen Ustab=2,495*(1+R2/R1). Ved beregningen skal man huske på, at den indre modstand øges med (1+R2/R1) gange ved denne forbindelse.
Det er muligt at øge AVR'ens belastningskapacitet på den klassiske måde ved at indbygge en ekstra bipolær transistor.
Vigtigt! Transistoren skal indgå i feedbackkredsløbet.
Denne medtagelse omdanner kredsløbet til en parallelregulator, som kræver, at indgangsspændingen er større end udgangsspændingen. Dens effektivitet må ikke overstige forholdet Uin/Uin. Dette forringer AVR'ens ydeevne, så det er bedre at bruge en felteffekttransistor, som har et lavere spændingsfald.
Her er virkningsgraden højere på grund af den mindre nødvendige forskel mellem indgangs- og udgangsspænding, men der er behov for en ekstra strømforsyning til transistorens gate - dens spænding skal være højere end Uin/out.
Der kan bygges en strømregulator på TL431.
Kollektorstrømmen vil være Istab=Vref/R1.
Hvis det samme kredsløb kobles som et bipolært kredsløb, opstår der en strømbegrænser.
Strømmen vil blive begrænset til Io=Vref/R1+Ika. Ballastmodstandens værdi skal vælges i henhold til Rb=Uin (Io/hfe+Ika), hvor hfe er transistorforstærkningen. Dette kan måles med et multimeter, der har denne funktion.
Radioamatører bruger også mikrokredsløb i ikke-standardiserede koblinger. TL431 er tilbøjelig til at selvudløses, hvilket er en ulempe. Men det gør det muligt at bruge den som en spændingsstyret oscillator. Til dette formål er der monteret en kondensator i udgangen.
Hvad er analogerne?
Chippen er meget populær i den professionelle elektronik- og hobbyverden. Derfor fremstilles den af mange producenter. De verdensberømte firmaer Texas Instruments (som udvikler), Motorola, Fairchild Semiconductor og andre producerer chippen under det oprindelige navn. TL430 med en Vref=2,75V og halvanden gang den maksimale driftstrøm er ikke til at komme uden om. Men denne chip var mindre efterspurgt og overlevede ikke før SMD-æraen.
Andre producenter fremstiller spændingsregulatorer med andre bogstavindeks, men nødvendigvis med tallene 431 i deres navne (ellers vil forbrugeren simpelthen ikke være opmærksom på en ukendt chip). Følgende findes på markedet:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
og andre IC'er med lignende funktioner. Men det er ikke sikkert, at produkter fra ukendte og ukendte producenter opfylder parametrene.
Der findes en russisk analog KR142EN19A, der er fremstillet i KT-26-pakning (svarende til en lavstrømstransistor). Den er fuldstændig analog med den originale chip, men nogle egenskaber er lidt anderledes. For eksempel er dens indre modstand normaliseret til <0,5 Ohm.
SG6105 PWM-controlleren er også bemærkelsesværdig. Den indeholder to interne stabilisatorer, som er fuldstændig identiske med TL431. De har separate pins og kan bruges som referencespændingskilder.
Sådan tester du TL431-chippen
Mikrokredsløbet har en ret kompliceret intern struktur, så det er ikke muligt at teste det med en enkelt tester. Under alle omstændigheder skal du samle en slags kredsløb. Hvis der er en justerbar strømforsyning, skal du bruge tre modstande og en lysdiode.
Spændingen i strømforsyningen må ikke være over 36 V. R1 bør vælges således, at strømmen gennem LED'en ved maksimal spænding ikke overstiger 10-15 mA. Forholdet mellem R1 og R3 skal være således, at der ved maksimal kildespænding falder mere end 2,5 V eller bedre end 3 V på R3. Når udgangsspændingen stiger fra 0 V, indtil tærsklen nås ved R3, blinker LED'en, hvilket betyder, at chippen er defekt. Du behøver ikke at indstille LED'en, men skal blot måle spændingen ved katoden - den bør ændre sig dramatisk.
Hvis der ikke er en reguleret kilde, men en konstant spænding, skal der anvendes et potentiometer i stedet for R3. LED'en skal tænde og slukke, når skyderen drejes i begge retninger.
Markedet for elektroniske komponenter tilbyder et meget bredt udvalg af integrerede spændingsregulatorer. Men anvendelsesområdet er også meget bredt, så mange typer af IC'er har deres niche på markedet. TL431 medfølger.
Relaterede artikler:
