Lors de la conception de circuits électroniques, vous avez souvent besoin d'un régulateur de tension à faible puissance ou d'une source de tension de référence. Un certain nombre de tensions fixes sont couvertes par des régulateurs de tension intégrés non régulés. Ceux qui sont réglementés sont construits sur Puce LM317mais elle présente certains inconvénients inhérents et des fonctionnalités souvent excessives. Dans de nombreux cas, la puce TL431 résout le problème en fournissant une source de tension stable et à faible consommation qui peut être régulée de 2,5V à 36V.
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Qu'est-ce qu'une puce TL431 ?
Développé dans les années 1970, ce microcircuit est souvent appelé "régulateur régulé", et est indiqué dans le schéma comme un régulateur avec deux broches classiques - anode et cathode. Il existe également une troisième piste, dont le but est discuté plus loin. L'ensemble de micro-commutateurs ressemble à stabletron Ça ne ressemble pas du tout à un microcoupleur. Il est disponible sous forme de microcircuit ordinaire, dans plusieurs variantes de boîtier. Au départ, seules les variantes à trou véritable étaient produites, mais avec le développement de la technologie SMD, le TL431 était également conditionné dans des boîtiers de montage en surface, y compris le populaire SOT avec différents nombres de broches. Le nombre minimum de broches nécessaires au fonctionnement est de 3. Certains paquets ont plus de broches. Les broches redondantes ne sont connectées nulle part ou sont doublées.
Caractéristiques principales du TL431
Les principales caractéristiques, dont la connaissance est suffisante pour effectuer plus de 90 % des tâches liées à la conception de circuits électroniques :
- Les limites de la tension de sortie sont de 2.5...36V (ceci peut être considéré comme un moins, car les régulateurs modernes ont une limite inférieure de 1.5V) ;
- Le courant maximum est de 100mA (ce n'est pas beaucoup, comparable à un régulateur de puissance moyen, donc ne surchargez pas le microcircuit, il n'a pas de protection) ;
- La résistance interne (impédance du bipolaire équivalent) est d'environ 0,22 ohms ;
- résistance dynamique - 0,2...0,5 Ohm ;
- Uref=2,495 V, précision - selon la série, de ±0,5% à ±2% ;
- La plage de température de fonctionnement pour le TL431C est de 0...+70°C, pour le TL431A - moins 40...+85°C.
D'autres caractéristiques, y compris les courbes de dépendance à la température, peuvent être trouvées dans la fiche technique. Toutefois, dans la plupart des cas, vous n'en aurez pas besoin.
Affectation des broches et fonctionnement
Lorsque vous regardez la structure interne du circuit intégré, il est clair que les comparaisons avec une diode Zener sont relatives.
Le TL431 ressemble le plus à un comparateur. Une tension de référence Vref de 2,5V est appliquée à la sortie inverseuse. Cette tension étant stabilisée, la sortie sera également stable. La sortie non-inverseuse est amenée à l'extérieur. Si la tension appliquée est inférieure à la tension de référence, la sortie du comparateur sortie du comparateur zéroLe transistor est fermé et aucun courant ne circule. Si la tension à l'entrée directe dépasse 2,5 V, la sortie de l'amplificateur différentiel devient positive, le transistor s'ouvre et le courant commence à le traverser. Ce courant est limité par une résistance externe. Ce comportement est similaire au claquage par avalanche d'un stabilisateur lorsqu'une tension inverse lui est appliquée. La diode est conçue comme une protection contre le courant inverse sur le microcircuit.
Important ! La sortie de la tension de référence ne doit être laissée nulle part non connectée et nécessite un courant d'au moins 4 µA.
En fait, ce circuit est lui aussi un peu conditionnel - il n'est utile que pour expliquer la façon dont les choses fonctionnent. La mise en œuvre effective suit des principes différents. Par exemple, il n'est pas possible de localiser un point avec une tension de référence de 2,5 V dans le circuit.
Exemples de diagrammes de connexion
L'une des variantes du circuit TL431 est un comparateur commun. Il peut être utilisé pour construire des relais à seuil - par exemple, des relais de niveau, des relais de lumière, etc. Seule sa source de tension de référence est intégrée et n'est pas réglable, de sorte que le courant et la chute de tension à travers le capteur sont régulés.
Dès que 2,5 V tombent sur le capteur, le transistor de sortie de la puce s'ouvre, le courant traverse la LED et celle-ci s'allume. À la place de la LED, un relais ou un transistor de faible puissance peut être utilisé pour commuter la charge. La résistance R1 peut être utilisée pour ajuster le niveau de réponse du comparateur. R2 sert de ballast et limite le courant traversant la LED.
Mais une telle inclusion ne permet pas d'utiliser le TL431 à son plein potentiel - le comparateur peut être construit sur n'importe quelle autre puce plus adaptée à de tels relais. Ce même assemblage est conçu dans un but différent.
Le schéma le plus simple est de commuter le TL431 en mode stabilisateur parallèle - une source de tension de référence de 2,5V. Il suffit d'un ballast résistancequi limitera le courant à travers le transistor de sortie.
Important ! Contrairement au circuit AVR classique, un condensateur ne doit pas être connecté en parallèle à la sortie. Cela peut provoquer des oscillations parasites. En général, il n'est pas nécessaire, car les concepteurs ont pris des mesures pour réduire le bruit à la sortie. Mais pour cette raison, il ne peut pas être utilisé comme base pour un générateur de bruit comme un stabilitron conventionnel.
La capacité de la puce est mieux exploitée dans un circuit de rétroaction formé par les résistances R1 et R2.
Lorsque la puissance est appliquée, la tension de sortie augmente et se stabilise pendant quelques microsecondes (la vitesse de balayage n'est pas normalisée). Ustab est donné par par le diviseuret peut être calculé selon la formule Ustab=2,495*(1+R2/R1). Lors du calcul, il faut garder à l'esprit que la résistance interne augmente de (1+R2/R1) fois avec cette connexion.
Il est possible d'augmenter la capacité de charge du régulateur de manière classique en incorporant un module supplémentaire. transistor bipolaire.
Important ! Le transistor doit être inclus dans le circuit de la boucle de rétroaction.
Cette inclusion transforme le circuit en un régulateur parallèle, nécessitant que la tension d'entrée soit supérieure à la tension de sortie. Son efficacité ne peut dépasser le rapport Uin/Uin. Cela dégrade les performances de l'AVR, il est donc préférable d'utiliser un transistor à effet de champ, dont la chute de tension est plus faible.
Dans ce cas, le rendement est plus élevé car la différence entre la tension d'entrée et la tension de sortie est moindre, mais une alimentation supplémentaire pour la grille du transistor est nécessaire - sa tension doit être supérieure à Uin/out.
Un régulateur de courant peut être construit sur le TL431.
Le courant de collecteur sera Istab=Vref/R1.
Si le même circuit est commuté en bipolaire, un limiteur de courant est créé.
Le courant sera limité à Io=Vref/R1+Ika. La résistance de ballast doit être évaluée selon les conditions Rb=Uin (Io/hfe+Ika), où hfe est le gain du transistor. Cela peut être mesuré avec un multimètre qui possède cette fonction.
Les radioamateurs utilisent également des microcircuits dans des commutations non standard. Le TL431 est enclin à l'auto-excitation, ce qui constitue un inconvénient. Mais cela permet de l'utiliser comme un oscillateur commandé par tension. A cet effet, un condensateur est installé à la sortie.
Quels sont les analogues
Ce circuit intégré est très populaire dans le monde des professionnels et des amateurs d'électronique. Il est donc produit par de nombreux fabricants. Les entreprises de renommée mondiale Texas Instruments (en tant que développeur), Motorola, Fairchild Semiconductor et d'autres produisent la puce sous le nom original. Le TL430, avec une Vref=2,75V et une fois et demie le courant de fonctionnement maximal, est incontournable. Mais cette puce était moins demandée et n'a pas survécu jusqu'à l'ère de l'assemblage SMD.
D'autres fabricants produisent des régulateurs de tension avec d'autres indices de lettres, mais nécessairement avec les chiffres 431 dans leur nom (sinon le consommateur ne fera tout simplement pas attention à une puce inconnue). Les produits suivants sont présents sur le marché :
- KA431AZ ;
- KIA431 ;
- HA17431VP ;
- IR9431N
et d'autres circuits intégrés ayant une fonctionnalité similaire. Mais les produits de fabricants obscurs et inconnus ne sont pas garantis de correspondre aux paramètres.
Il existe un analogue russe, le KR142EN19A, produit en boîtier KT-26 (similaire à un transistor de faible puissance). Il est totalement analogue à la puce d'origine, mais certaines caractéristiques sont légèrement différentes. Par exemple, sa résistance interne est normalisée à <0,5 Ohm.
Le contrôleur PWM SG6105 est également remarquable. Il contient deux stabilisateurs internes, absolument identiques à ceux du TL431. Ils ont des broches séparées et peuvent être utilisés comme sources de tension de référence.
Comment tester la puce TL431
Le microcircuit a une structure interne assez complexe, il n'est donc pas possible de le tester avec un seul testeur. Dans tous les cas, vous devrez assembler une sorte de circuit. S'il y a une alimentation réglable, vous aurez besoin de trois résistances et d'une LED.
La tension de l'alimentation ne doit pas être supérieure à 36V. R1 doit être choisi de telle sorte qu'à la tension maximale, le courant à travers la LED ne dépasse pas 10-15mA. Le rapport entre R1 et R3 doit être tel qu'à la tension maximale de la source, plus de 2,5V ou mieux, plus de 3V tomberont sur R3. Lorsque la tension de sortie augmente de 0V jusqu'à ce que le seuil soit atteint à R3, la LED clignote, ce qui signifie que la puce est défectueuse. Vous n'avez pas besoin de régler la DEL, mais simplement de mesurer la tension à la cathode - elle doit changer de façon spectaculaire.
S'il n'y a pas de source régulée, mais une alimentation à tension constante, il faudra utiliser un potentiomètre à la place de R3. La DEL doit s'allumer et s'éteindre lorsque le curseur est tourné dans les deux sens.
Le marché des composants électroniques offre une très large gamme de régulateurs de tension intégrés. Mais l'éventail des applications est également très large, de sorte que de nombreux types de circuits intégrés ont leur niche sur le marché. TL431 inclus.
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