Elektroonikalülituste projekteerimisel on sageli vaja väikese võimsusega pingeregulaatorit või etalonpingeallikat. Mitmed fikseeritud pinged on kaetud reguleerimata integreeritud pingeregulaatoritega. Reguleeritud on üles ehitatud LM317 kiipkuid sellel on teatud omased puudused ja sageli liigne funktsionaalsus. Paljudel juhtudel lahendab probleemi TL431 kiip, mis võimaldab teil saada madala võimsusega stabiilse pinge allika, mida saab reguleerida vahemikus 2,5 kuni 36 V.
Sisu
Mis on TL431 kiip
Seda kahekümnenda sajandi seitsmekümnendatel välja töötatud mikrolülitust nimetatakse sageli "reguleeritud regulaatoriks" ja skeemis tähistatakse seda kahe klassikalise tihvtiga - anoodi ja katoodiga - regulaatorina. On ka kolmas juht, mille eesmärgist tuleb juttu hiljem. Mikrokoost näeb välja nagu a Stabilitron See ei näe üldse välja nagu mikrosidur. Seda toodetakse tavalise mikrolülitusena, mitmes korpuse variandis.Esialgu tehti versioone ainult tõelise auguga plaadile, SMD-tehnoloogia arenedes hakkas TL431 pindpaigalduspakettidesse "pakkima", sealhulgas populaarset erineva arvu tihvtidega SOT-i. Tööks vajalik minimaalne tihvtide arv on 3. Mõned pakendid sisaldavad rohkem tihvte. Üleliigsed kontaktid pole kas kuhugi ühendatud või on dubleeritud.
TL431 põhifunktsioonid
Peamised omadused, mille teadmisest piisab, et täita 90+ protsenti elektroonikalülituste projekteerimisel tekkivatest ülesannetest:
- väljundpinge piirid on 2,5...36V (seda võib pidada miinuseks, kuna tänapäevastel regulaatoritel on alumine piir 1,5V);
- maksimaalne vool on 100 mA (see on väike ja võrreldav keskmise võimsusregulaatoriga, seega ei tasu mikrolülitust üle koormata, kuna sellel pole kaitset);
- sisetakistus (ekvivalendi bipolaarse impedants) on umbes 0,22 oomi;
- dünaamiline takistus - 0,2...0,5 Ohm;
- Uref=2,495 V, täpsus - olenevalt seeriast ±0,5% kuni ±2%;
- Töötemperatuuri vahemik TL431C puhul on 0...+70 °С, TL431A puhul - miinus 40...+85 °С.
Muud omadused, sealhulgas temperatuurigraafikud, leiate andmelehel. Kuid enamikul juhtudel pole teil neid vaja.
Pin määramine ja toimimine
Kiibi sisestruktuuri analüüsides selgub, et võrdlus regulaatoriga on pigem tavapärane.
TL431 meenutab kõige enam võrdlusseadet. Inverteeriva väljundi võrdluspinge Vref on 2,5 V. See pinge on stabiliseeritud, seega on ka väljund stabiilne. Välja tuuakse mitteinverteeriv väljund. Kui sellele rakendatav pinge ei ületa võrdluspinget, siis komparaatori väljund komparaatori väljund null, transistor on suletud, vool ei voola.Kui pinge otsesisendis ületab 2,5 V, siis diferentsiaalvõimendi väljund on positiivne, transistor avaneb ja vool hakkab seda läbima. Seda voolu piirab väline takistus. See käitumine sarnaneb stabiliseeriva dioodi laviini purunemisega, kui sellele rakendatakse vastupidine pinge. Diood on loodud kaitsma tagurpidivoolu eest.
Tähtis! Võrdluspinge kontakti ei tohi kuskile ühendamata jätta, selleks on vaja vähemalt 4 µA voolu.
Tegelikult on see ahel ka tinglik - sobib vaid töö iseloomu selgitamiseks. Tegelikkuses viiakse kõik ellu teiste põhimõtete järgi. Näiteks vooluringi sees ei leia 2,5V võrdluspingega punkti.
Ühendusskeemide näited
Üks TL431 vooluringi võimalustest on tavaline komparaator. Sellele saab ehitada mõned lävereleed - näiteks tasemereleed, valgusreleed jne. Ainult selle võrdluspinge allikas on sisse ehitatud ja seda ei saa reguleerida, seega reguleerige voolu ja pinge langust läbi anduri.
Niipea, kui andur langeb 2,5 V, avaneb kiibi väljundtransistor, vool läbib LED-i ja see süttib. LED-i asemel võite koormuse vahetamiseks kasutada väikese võimsusega releed või transistori lülitit. Takistiga R1 saate reguleerida komparaatori reaktsioonitaset. R2 toimib liiteseadisena ja piirab LED-i läbivat voolu.
Kuid selline kaasamine ei võimalda kasutada kõiki TL431 võimalusi - võrdlusseadme saab ehitada mis tahes muule kiibile, mis sellistele releedele sobib. See sama komplekt on mõeldud muudeks otstarveteks.
Lihtsaim ahel TL431 paralleelses stabilisaatori režiimis sisselülitamiseks on 2,5 V võrdluspinge allikas. Selleks on vaja ainult liiteseadet takisti, mis piirab voolu läbi väljundtransistori.
Tähtis! Erinevalt AVR-i klassikalisest vooluringist ei tohiks kondensaatorit väljundiga paralleelselt paigaldada. See võib põhjustada parasiitide võnkumisi. Üldiselt pole seda vaja, sest arendajad on võtnud meetmeid väljundi müra vähendamiseks. Kuid seetõttu ei saa kiipi kasutada mürageneraatori aluseks nagu tavaline stabilitron.
Kiibi võimalused on täielikult ära kasutatud takistitest R1 ja R2 moodustatud tagasisideahelas.
Kui toide on rakendatud, tõuseb väljundpinge ja stabiliseerub mõne mikrosekundi jooksul (pöördekiirust ei reguleerita). Ustabi määrab jagaja poolt, saab selle arvutada valemiga Ustab=2495*(1+R2/R1). Arvutamisel tuleb silmas pidada, et selle ühendusega suureneb sisetakistus (1+R2/R1) korda.
Regulaatori kandevõimet on võimalik suurendada klassikalisel viisil lisades bipolaarne transistor.
Tähtis! Transistor peab olema lisatud tagasisideahela ahelasse.
Selline kaasamine muudab vooluahela paralleelseks stabilisaatoriks, mis nõuab, et sisendpinge ületaks väljundpinget. Selle efektiivsus ei tohi ületada Uin/Uin suhet. See halvendab regulaatori parameetreid, seega on parem kasutada väljatransistorit, sellel on väiksem pingelangus.
Siin on kasutegur suurem sisend- ja väljundpinge väiksema nõutava erinevuse tõttu, kuid transistori paisu jaoks on vaja täiendavat toiteallikat - selle pinge peab olema kõrgem kui Uin/out.
Vooluregulaatori saate ehitada TL431-ga.
Kollektorahela vool on võrdne Istab=Vref/R1.
Kui sama vooluahel on kaasas bipolaarsena, saate voolupiiraja.
Vool on piiratud Io=Vref/R1+Ika. Liiteseadisega takisti nimiväärtus tuleb valida tingimustest Rb=Uinh(Io/hfe+Ika), kus hfe on transistori võimendus.Seda saab mõõta multimeetriga, millel on selline funktsioon.
Raadioamatöörid kasutavad mikroskeeme ka mittestandardsetes lisades. TL431-l on kalduvus iseärgatusele, mis on puuduseks. Kuid see võimaldab seda kasutada pingega juhitavate ostsillaatoritena. Sel eesmärgil paigaldatakse väljundile kondensaator.
Millised on analoogid
Mikroskeemil on elektroonika professionaalide ja amatööride maailmas suur populaarsus. Seetõttu toodavad seda paljud tootjad. Maailmakuulsad ettevõtted Texas Instruments (arendajana), Motorola, Fairchild Semiconductor ja teised toodavad kiipi algse nime all. Ei saa mainimata jätta ka varem toodetud TL430 stabilisaatorit, mille Vref=2,75 V ja poolteist korda suurem töövool. Kuid selle kiibi järele oli vähem nõudlust ja see ei säilinud kuni SMD-paigaldamise ajastuni.
Teised tootjad toodavad pingeregulaatoreid muude tähtindeksitega, kuid nende nimedes on tingimata numbrid 431 (muidu ei pööra tarbija lihtsalt tundmatule kiibile tähelepanu). Turul on:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
ja muud sarnase funktsiooniga kiibid. Kuid vähetuntud ja tundmatute tootjate tooted ei garanteeri sobivaid parameetreid.
Seal on kodumaine analoog - KR142EN19A, mis on toodetud KT-26 puhul (sarnaselt väikese võimsusega transistoriga). See on täiesti analoogne originaalkiibiga, kuid mõned omadused on veidi erinevad. Näiteks sisetakistus normaliseeritakse <0,5 oomi.
Tähelepanuväärne on ka SG6105 PWM-kontroller. See sisaldab kahte sisemist stabilisaatorit, mis on täiesti identsed TL431-ga. Neil on eraldi kontaktid ja neid saab kasutada võrdluspingeallikatena.
Kuidas kontrollida, kas TL431 kiip töötab
Mikrolülitus on üsna keerulise sisestruktuuriga, mistõttu pole võimalik seda ühe testeriga testida.Igal juhul peate mingi vooluringi kokku panema. Reguleeritava toiteallika olemasolul vajate kolme takistit ja LED-i.
Toiteallika pinge ei tohiks olla suurem kui 36 V. R1 valitakse nii, et maksimaalse pinge korral ei ületa LED-i läbiv vool 10-15 mA. R1 ja R3 suhe peaks olema selline, et maksimaalse allikapinge korral langeks R3-le üle 2,5 V või veel parem, rohkem kui 3. Kui väljundpinge tõuseb 0 V-lt kuni läviväärtuseni R3 juures, hakkab LED vilkuma. ja see tähendab, et kiip on korras. LED-i ei saa seadistada, vaid lihtsalt mõõta katoodi pinget - see peaks muutuma astmeliselt.
Kui reguleeritud allikat pole, kuid on pideva pingega toiteallikas, peate R3 asemel kasutama potentsiomeetrit. Kui pöörate liugurit mõlemas suunas, peaks LED-tuli sisse ja välja lülituma.
Elektroonikakomponentide turg pakub väga laia valikut integreeritud pingeregulaatoreid. Kuid ka rakendusala on väga lai, nii et paljudel IC-tüüpidel on turul oma nišš. Kaasas TL431.
Seotud artiklid:
