Elektronisia piirejä suunniteltaessa tarvitaan usein pienitehoista jännitteensäädintä tai viitejännitelähdettä. Useat kiinteät jännitteet katetaan sääntelemättömillä integroiduilla jännitteensäätimillä. Säännellyt järjestelmät on rakennettu LM317-sirumutta sillä on tiettyjä luontaisia haittoja ja usein liiallisia toimintoja. Monissa tapauksissa TL431-siru ratkaisee ongelman tarjoamalla pienitehoisen, vakaan jännitelähteen, jota voidaan säätää 2,5V:sta 36V:iin.
Sisältö
Mikä on TL431-siru?
Tätä 1970-luvulla kehitettyä mikropiiriä kutsutaan usein "säännellyksi säätimeksi", ja kaaviossa siihen viitataan säätimeksi, jossa on kaksi klassista nastaa - anodi ja katodi. On myös kolmas johto, jonka tarkoitusta käsitellään myöhemmin. Mikrokytkentäkokoonpano näyttää seuraavalta stabletron Se ei näytä lainkaan mikroliitännältä. Se on saatavana tavallisena mikropiirinä useissa eri kotelovaihtoehdoissa. Aluksi valmistettiin vain todellisia reikävaihtoehtoja, mutta SMD-tekniikan kehittyessä TL431 pakattiin myös pintaliitoskoteloihin, mukaan lukien suosittu SOT, jossa on eri määrä nastoja. Toimintaan tarvittava nastojen vähimmäismäärä on 3. Joissakin pakkauksissa on enemmän nastoja. Ylimääräisiä nastoja ei ole joko kytketty mihinkään tai ne on kaksinkertaistettu.
TL431:n tärkeimmät ominaisuudet
Tärkeimmät ominaisuudet, joiden tunteminen riittää suorittamaan yli 90 prosenttia elektroniikkapiirien suunnitteluun liittyvistä tehtävistä:
- Lähtöjännitteen rajat ovat 2,5...36V (tätä voidaan pitää miinuksena, koska nykyaikaisilla säätimillä on 1,5V:n alaraja);
- Maksimivirta on 100mA (se ei ole paljon, verrattavissa keskimääräiseen tehonsäätimeen, joten älä ylikuormita mikropiiriä, sillä sillä ei ole suojausta);
- Sisäinen vastus (vastaavan kaksinapaisen impedanssi) on noin 0,22 ohmia;
- dynaaminen vastus - 0,2...0,5 ohmia;
- Uref=2,495 V, tarkkuus - sarjasta riippuen ±0,5 ±2 %;
- TL431C:n käyttölämpötila-alue on 0...+70°C, TL431A:n - miinus 40...+85°C.
Muut ominaisuudet, mukaan lukien lämpötilariippuvuuskäyrät, löytyvät teknisestä tiedotteesta. Useimmissa tapauksissa ne eivät kuitenkaan ole tarpeen.
Nastojen määritys ja toiminta
Kun tarkastelet IC:n sisäistä rakennetta, on selvää, että vertailu Zener-diodiin on suhteellista.
TL431 muistuttaa lähinnä komparaattoria. Invertoivaan lähtöön syötetään 2,5 V:n viitejännite Vref. Tämä jännite on vakaa, joten myös lähtö on vakaa. Ei-invertoiva lähtö tuodaan ulos. Jos syötetty jännite on pienempi kuin vertailujännite, komparaattorin lähtöarvo komparaattorin lähtö nollaTransistori on suljettu eikä virtaa kulje. Jos jännite suorassa tulossa ylittää 2,5 V, differentiaalivahvistimen ulostulosta tulee positiivinen, transistori avautuu ja virta alkaa kulkea sen läpi. Tätä virtaa rajoittaa ulkoinen vastus. Tämä käyttäytyminen on samanlaista kuin vakauttajan lumivyörynpurkautuminen, kun siihen kytketään käänteisjännite. Diodi on suunniteltu suojaamaan mikropiirin käänteisvirtaa vastaan.
Tärkeää! Vertailujännitteen ulostuloa ei saa jättää kytkemättä mihinkään, ja se vaatii vähintään 4 µA:n virran.
Itse asiassa tämäkin piiri on hieman ehdollinen - se on hyödyllinen vain selittämään, miten asiat toimivat. Varsinainen toteutus noudattaa eri periaatteita. Esimerkiksi 2,5 V:n viitejännitteellä varustettua pistettä ei ole mahdollista paikantaa piirin sisällä.
Esimerkkejä liitäntäkaavioista
Yksi TL431-piirin vaihtoehdoista on yhteinen komparaattori. Sitä voidaan käyttää joidenkin kynnysreleiden rakentamiseen - esim. tasoreleet, valoreleet jne. Ainoastaan sen viitejännitelähde on sisäänrakennettu eikä sitä voi säätää, joten anturin läpi kulkevaa virtaa ja jännitehäviötä säädellään.
Heti kun anturiin laskee 2,5 V, sirun lähtötransistori aukeaa, virta kulkee ledin läpi ja se syttyy. LEDin sijasta kuorman kytkemiseen voidaan käyttää pienitehoista relettä tai transistorikytkintä. Vastusta R1 voidaan käyttää komparaattorin vastetason säätämiseen. R2 toimii liitäntälaitteena ja rajoittaa LEDin läpi kulkevaa virtaa.
Tällainen sisällyttäminen ei kuitenkaan mahdollista TL431:n täyttä hyödyntämistä - komparaattori voidaan rakentaa mille tahansa muulle piirille, joka soveltuu paremmin tällaisiin releisiin. Tämä sama kokoonpano on suunniteltu eri tarkoitukseen.
Yksinkertaisin järjestelmä on kytkeä TL431 rinnakkaisstabilointitilaan - 2,5 V:n viitejännitelähde. Tarvitaan vain painolasti vastusjoka rajoittaa virtaa lähtötransistorin läpi.
Tärkeää! Toisin kuin klassisessa AVR-piirissä, kondensaattoria ei pitäisi kytkeä rinnakkain ulostulon kanssa. Tämä voi aiheuttaa loisärähtelyjä. Yleensä sitä ei tarvita, koska suunnittelijat ovat toteuttaneet toimenpiteitä melun vähentämiseksi ulostulossa. Tämän vuoksi sitä ei kuitenkaan voida käyttää tavanomaisen stabilitronin kaltaisen kohinageneraattorin perustana.
Sirun kykyjä hyödynnetään paremmin vastusten R1 ja R2 muodostamassa takaisinkytkentäpiirissä.
Kun virta kytketään, lähtöjännite nousee ja vakiintuu muutamaksi mikrosekunniksi (nousunopeutta ei ole vakioitu). Ustab on seuraava jakajaja se voidaan laskea kaavalla Ustab=2,495*(1+R2/R1). Laskennassa on otettava huomioon, että sisäinen vastus kasvaa (1+R2/R1) kertaa tämän kytkennän yhteydessä.
AVR:n kuormituskapasiteettia on mahdollista kasvattaa perinteisellä tavalla lisäämällä siihen ylimääräinen lisävaruste. bipolaaritransistori.
Tärkeää! Transistori on sisällytettävä takaisinkytkentäpiiriin.
Tämä sisällyttäminen muuttaa piirin rinnakkaissäätimeksi, jolloin tulojännitteen on ylitettävä lähtöjännite. Sen hyötysuhde ei voi ylittää Uin/Uin-suhdetta. Tämä heikentää AVR:n suorituskykyä, joten on parempi käyttää kenttäefektitransistoria, jonka jännitehäviö on pienempi.
Tällöin hyötysuhde on parempi, koska tulo- ja lähtöjännitteen välinen ero on pienempi, mutta transistorin portille tarvitaan lisävirtalähde - sen jännitteen on oltava suurempi kuin Uin/out.
TL431:lle voidaan rakentaa virtasäädin.
Keräinvirta on Istab=Vref/R1.
Jos sama piiri kytketään bipolaarisena, syntyy virranrajoitin.
Virta rajoittuu arvoon Io=Vref/R1+Ika. Ballastivastus on mitoitettava ehtojen Rb=Uin (Io/hfe+Ika) mukaisesti, jossa hfe on transistorin vahvistus. Tämä voidaan mitata yleismittarilla, jossa on tämä toiminto.
Radioamatöörit käyttävät mikropiirejä myös epätyypillisissä kytkennöissä. TL431 on altis itsekiertymiselle, mikä on haitta. Mutta se mahdollistaa sen käytön jänniteohjattavana oskillaattorina. Tätä tarkoitusta varten ulostuloon asennetaan kondensaattori.
Mitkä ovat analogit
IC on erittäin suosittu elektroniikan ammattilaisten ja harrastajien keskuudessa. Siksi sitä valmistavat monet valmistajat. Maailmankuulut yritykset Texas Instruments (kehittäjänä), Motorola, Fairchild Semiconductor ja muut tuottavat sirua alkuperäisellä nimellä. TL430:tä, jonka Vref=2,75V ja puolitoistakertainen maksimikäyttövirta on, ei kannata jättää käyttämättä. Tämän sirun kysyntä oli kuitenkin vähäisempää, eikä se selvinnyt ennen SMD-kokoonpanon aikakautta.
Muut valmistajat valmistavat jännitteensäätimiä, joiden nimissä on muita kirjainindeksejä, mutta välttämättä numerot 431 (muuten kuluttaja ei yksinkertaisesti kiinnitä huomiota tuntemattomaan siruun). Markkinoilla ovat seuraavat:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
ja muita toiminnoiltaan samankaltaisia integroituja piirilevyjä. Hämärän ja tuntemattoman valmistajan tuotteiden ei kuitenkaan taata vastaavan parametreja.
On olemassa venäläinen analoginen KR142EN19A, jota valmistetaan KT-26-pakkauksessa (joka on samanlainen kuin pienitehoinen transistori). Se on täysin samanlainen kuin alkuperäinen siru, mutta jotkin ominaisuudet ovat hieman erilaiset. Esimerkiksi sen sisäinen vastus on normalisoitu <0,5 ohmiin.
SG6105 PWM-ohjain on myös huomionarvoinen. Se sisältää kaksi sisäistä vakaajaa, jotka ovat täysin samanlaiset kuin TL431:ssä. Niissä on erilliset nastat, ja niitä voidaan käyttää viitejännitelähteinä.
TL431-sirun testaaminen
Mikropiirin sisäinen rakenne on melko monimutkainen, joten sitä ei ole mahdollista testata yhdellä testerillä. Joka tapauksessa sinun on koottava jonkinlainen piiri. Jos käytössä on säädettävä virtalähde, tarvitset kolme vastusta ja LEDin.
Virtalähteen jännite saa olla enintään 36 V. R1 on valittava siten, että maksimijännitteellä LEDin läpi kulkeva virta ei ylitä 10-15mA. R1:n ja R3:n suhteen on oltava sellainen, että suurimmalla lähdejännitteellä yli 2,5 V tai paremminkin yli 3 V putoaa R3:een. Kun lähtöjännite nousee 0 V:sta, kunnes kynnysarvo R3:ssa saavutetaan, LED vilkkuu, mikä tarkoittaa, että siru on viallinen. Sinun ei tarvitse asettaa LEDiä, vaan mittaa vain jännite katodilla - sen pitäisi muuttua dramaattisesti.
Jos käytössä ei ole säänneltyä lähdettä vaan vakiojännitelähde, on käytettävä potentiometriä R3:n sijasta. LEDin pitäisi syttyä ja sammua, kun liukusäädintä käännetään molempiin suuntiin.
Elektroniikkakomponenttien markkinoilla on hyvin laaja valikoima integroituja jännitteensäätimiä. Sovellusten kirjo on kuitenkin myös hyvin laaja, joten monilla IC-tyypeillä on oma markkinarakonsa. TL431 mukana.
Aiheeseen liittyvät artikkelit:
