इलेक्ट्रॉनिक सर्किट डिजाइन करते समय, अक्सर कम-शक्ति वोल्टेज नियामक या संदर्भ वोल्टेज स्रोत की आवश्यकता होती है। कई निश्चित वोल्टेज अनियमित एकीकृत वोल्टेज नियामकों द्वारा कवर किए जाते हैं। विनियमित वाले पर बनाए गए हैं LM317 चिपलेकिन इसके कुछ अंतर्निहित नुकसान हैं और अक्सर अत्यधिक कार्यक्षमता होती है। कई मामलों में समस्या को TL431 चिप द्वारा हल किया जाएगा, जो आपको स्थिर वोल्टेज का कम-शक्ति स्रोत प्राप्त करने की अनुमति देता है, जिसे 2.5 से 36 V तक समायोजित किया जा सकता है।
अंतर्वस्तु
TL431 चिप क्या है
बीसवीं शताब्दी के सत्तर के दशक में विकसित इस माइक्रोक्रिकिट को अक्सर "विनियमित नियामक" कहा जाता है, और योजनाबद्ध में इसे दो क्लासिक पिन - एनोड और कैथोड के साथ एक नियामक के रूप में दर्शाया जाता है। एक तीसरी लीड भी है, जिसके उद्देश्य की चर्चा बाद में की गई है। माइक्रोअसेंबली a . जैसा दिखता है स्टेबिलिट्रोन यह बिल्कुल भी माइक्रोकपलर की तरह नहीं दिखता है। इसे कई हाउसिंग वेरिएंट में एक साधारण माइक्रोक्रिकिट के रूप में उत्पादित किया जाता है।प्रारंभ में संस्करण केवल एक सच्चे छेद वाले बोर्ड के लिए बनाए गए थे, एसएमडी-प्रौद्योगिकी के विकास के साथ टीएल 431 ने सतह के बढ़ते पैकेजों में "पैक" करना शुरू किया, जिसमें विभिन्न संख्या में पिन के साथ लोकप्रिय एसओटी भी शामिल था। संचालन के लिए आवश्यक पिनों की न्यूनतम संख्या 3 है। कुछ पैकेजों में अधिक पिन होते हैं। सरप्लस पिन या तो कहीं से जुड़े नहीं हैं या डुप्लीकेट हैं।
TL431 प्रमुख विशेषताएं
मुख्य विशेषताएं, जिनका ज्ञान इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के डिजाइन में उत्पन्न होने वाले 90+ प्रतिशत कार्यों को करने के लिए पर्याप्त है:
- आउटपुट वोल्टेज सीमा 2.5...36V है (इसे माइनस माना जा सकता है, क्योंकि आधुनिक रेगुलेटरों की निचली सीमा 1.5V है);
- अधिकतम करंट 100 mA है (यह एक औसत पावर रेगुलेटर के साथ छोटा और तुलनीय है, इसलिए यह माइक्रोक्रिकिट को ओवरलोड करने के लायक नहीं है क्योंकि इसमें कोई सुरक्षा नहीं है);
- आंतरिक प्रतिरोध (समतुल्य द्विध्रुवी की प्रतिबाधा) लगभग 0.22 ओम है;
- गतिशील प्रतिरोध - 0,2...0,5 ओम;
- यूरेफ़=2.495 वी, सटीकता - श्रृंखला के आधार पर, ±0.5% से ±2% तक;
- TL431C के लिए ऑपरेटिंग तापमान रेंज 0...+70 °С है, TL431A के लिए - माइनस 40...+85 °С है।
तापमान ग्राफ सहित अन्य विशेषताओं को डेटाशीट में पाया जा सकता है। हालांकि, ज्यादातर मामलों में आपको उनकी आवश्यकता नहीं होगी।
पिन असाइनमेंट और ऑपरेशन
चिप की आंतरिक संरचना का विश्लेषण करते समय, यह स्पष्ट हो जाता है कि नियामक के साथ तुलना काफी पारंपरिक है।
TL431 सबसे अधिक एक तुलनित्र जैसा दिखता है। इनवर्टिंग आउटपुट में 2.5V का रेफरेंस वोल्टेज Vref होता है। यह वोल्टेज स्थिर है, इसलिए आउटपुट भी स्थिर रहेगा। नॉन-इनवर्टिंग आउटपुट बाहर लाया जाता है। यदि उस पर लागू वोल्टेज संदर्भ वोल्टेज से अधिक नहीं है, तो तुलनित्र आउटपुट तुलनित्र आउटपुट शून्य, ट्रांजिस्टर बंद है, कोई करंट प्रवाहित नहीं होता है।यदि डायरेक्ट इनपुट पर वोल्टेज 2.5 V से अधिक हो जाता है, तो डिफरेंशियल एम्पलीफायर का आउटपुट पॉजिटिव होता है, ट्रांजिस्टर खुल जाता है और उसमें से करंट प्रवाहित होने लगता है। यह करंट एक बाहरी प्रतिरोध द्वारा सीमित है। यह व्यवहार एक स्थिर डायोड के हिमस्खलन टूटने जैसा दिखता है जब उस पर एक रिवर्स वोल्टेज लगाया जाता है। डायोड को रिवर्स सर्किटरी से बचाने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
महत्वपूर्ण! रेफरेंस वोल्टेज के पिन को कहीं भी असंबद्ध नहीं छोड़ा जाना चाहिए, इसके लिए कम से कम 4 µA के करंट की आवश्यकता होती है।
वास्तव में, यह परिपथ सशर्त भी है - यह केवल कार्य की प्रकृति की व्याख्या करने के लिए उपयुक्त है। वास्तव में, सब कुछ अन्य सिद्धांतों के अनुसार लागू किया जाता है। उदाहरण के लिए, सर्किट के अंदर, आपको 2.5V संदर्भ वोल्टेज वाला कोई बिंदु नहीं मिल सकता है।
कनेक्शन आरेखों के उदाहरण
TL431 सर्किट के विकल्पों में से एक साधारण तुलनित्र है। आप इस पर कुछ थ्रेशोल्ड रिले बना सकते हैं - उदाहरण के लिए, स्तर रिले, प्रकाश रिले, आदि। केवल इसका संदर्भ वोल्टेज स्रोत अंतर्निहित है और इसे समायोजित नहीं किया जा सकता है, इसलिए सेंसर के माध्यम से वर्तमान और वोल्टेज ड्रॉप को विनियमित करें।
जैसे ही सेंसर 2.5 वी गिरता है, चिप का आउटपुट ट्रांजिस्टर खुल जाता है, एलईडी से करंट प्रवाहित होता है और यह रोशनी करता है। एलईडी के बजाय आप लोड को स्विच करने के लिए कम-शक्ति रिले या ट्रांजिस्टर स्विच का उपयोग कर सकते हैं। रोकनेवाला R1 के साथ आप तुलनित्र के प्रतिक्रिया स्तर को समायोजित कर सकते हैं। R2 एक गिट्टी के रूप में कार्य करता है और एलईडी के माध्यम से करंट को सीमित करता है।
लेकिन ऐसा समावेश TL431 की सभी संभावनाओं का उपयोग करने की अनुमति नहीं देता है - तुलनित्र किसी अन्य चिप पर बनाया जा सकता है जो ऐसे रिले के लिए अधिक उपयुक्त है। यह वही असेंबली अन्य उद्देश्यों के लिए डिज़ाइन की गई है।
समानांतर स्टेबलाइजर मोड में TL431 को चालू करने का सबसे सरल सर्किट 2.5V संदर्भ वोल्टेज स्रोत है। इसके लिए आपको बस एक गिट्टी चाहिए अवरोध, जो आउटपुट ट्रांजिस्टर के माध्यम से करंट को सीमित कर देगा।
महत्वपूर्ण! एवीआर के क्लासिक सर्किट के विपरीत, आपको आउटपुट के समानांतर में कैपेसिटर स्थापित नहीं करना चाहिए। इससे परजीवी दोलन हो सकते हैं। सामान्य तौर पर इसकी आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि डेवलपर्स ने आउटपुट पर शोर को कम करने के उपाय किए हैं। लेकिन इस वजह से चिप का उपयोग सामान्य स्टेबिलिट्रॉन की तरह शोर जनरेटर के लिए आधार के रूप में नहीं किया जा सकता है।
प्रतिरोधों R1 और R2 द्वारा गठित फीडबैक सर्किट में चिप की क्षमताओं का पूरी तरह से उपयोग किया जाता है।
जब बिजली लागू की जाती है तो आउटपुट वोल्टेज कुछ माइक्रोसेकंड के लिए बढ़ जाता है और स्थिर हो जाता है (स्लीव रेट विनियमित नहीं होता है)। Ustab द्वारा सेट किया गया है विभक्त द्वारा, इसकी गणना सूत्र उस्ताब=2,495*(1+R2/R1) द्वारा की जा सकती है। गणना करते समय, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि इस कनेक्शन के साथ आंतरिक प्रतिरोध (1+R2/R1) गुना बढ़ जाता है।
एक अतिरिक्त शामिल करके, क्लासिक तरीके से नियामक की भार क्षमता को बढ़ाना संभव है द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर.
महत्वपूर्ण! ट्रांजिस्टर को फीडबैक लूप सर्किट में शामिल किया जाना चाहिए।
इस तरह का समावेश सर्किट को एक समानांतर स्टेबलाइजर में बदल देता है, जिसके लिए इनपुट वोल्टेज को आउटपुट वोल्टेज से अधिक की आवश्यकता होती है। इसकी दक्षता Uin/Uin अनुपात से अधिक नहीं हो सकती है। यह नियामक के मापदंडों को नीचा दिखाता है, इसलिए क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर का उपयोग करना बेहतर होता है, इसमें वोल्टेज कम होता है।
यहां इनपुट और आउटपुट वोल्टेज के बीच कम आवश्यक अंतर के कारण दक्षता अधिक है, लेकिन आपको ट्रांजिस्टर गेट के लिए अतिरिक्त बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता है - इसका वोल्टेज Uin/out से अधिक होना चाहिए।
आप TL431 के साथ एक वर्तमान नियामक बना सकते हैं।
संग्राहक परिपथ धारा Istab=Vref/R1 के बराबर होगी।
यदि समान सर्किट को द्विध्रुवी के रूप में शामिल किया जाता है, तो आपको एक वर्तमान सीमक मिलता है।
धारा Io=Vref/R1+Ika पर सीमित होगी। गिट्टी रोकनेवाला की रेटिंग Rb=Uinh(Io/hfe+Ika) स्थितियों से चुनी जानी चाहिए, जहां hfe ट्रांजिस्टर गेन है।इसे एक मल्टीमीटर से मापा जा सकता है, जिसमें ऐसा कार्य होता है।
रेडियो शौकिया गैर-मानक समावेशन में भी माइक्रोक्रिकिट का उपयोग करते हैं। TL431 में आत्म-उत्तेजना की प्रवृत्ति है, जो एक नुकसान है। लेकिन यह इसे वोल्टेज नियंत्रित ऑसिलेटर के रूप में उपयोग करना संभव बनाता है। इस प्रयोजन के लिए आउटपुट पर एक संधारित्र स्थापित किया गया है।
एनालॉग क्या हैं
माइक्रोकिरिट की पेशेवरों और इलेक्ट्रॉनिक्स के शौकीनों की दुनिया में उच्च लोकप्रियता है। इसलिए, यह कई निर्माताओं द्वारा उत्पादित किया जाता है। विश्व प्रसिद्ध फर्म टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स (डेवलपर के रूप में), मोटोरोला, फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर और अन्य मूल नाम के तहत चिप का उत्पादन करते हैं। Vref = 2.75 V और अधिकतम ऑपरेटिंग करंट का डेढ़ गुना के साथ पहले से उत्पादित TL430 स्टेबलाइजर का उल्लेख नहीं करना असंभव है। लेकिन इस चिप की मांग कम थी, और यह एसएमडी-माउंटिंग के युग तक जीवित नहीं रही।
अन्य निर्माता अन्य अक्षर सूचकांकों के साथ वोल्टेज नियामकों का उत्पादन करते हैं, लेकिन आवश्यक रूप से उनके नाम पर संख्या 431 होती है (अन्यथा उपभोक्ता केवल एक अज्ञात चिप पर ध्यान नहीं देगा)। बाजार में हैं:
- केए431एजेड;
- केआईए431;
- HA17431VP;
- IR9431N
और अन्य चिप्स जो कार्य में समान हैं। लेकिन अल्पज्ञात और अज्ञात निर्माताओं के उत्पाद मिलान मापदंडों की गारंटी नहीं देते हैं।
एक घरेलू एनालॉग है - KR142EN19A, जो KT-26 (कम-शक्ति ट्रांजिस्टर के समान) के मामले में निर्मित होता है। यह पूरी तरह से मूल चिप के समान है, लेकिन कुछ विशेषताएं थोड़ी भिन्न हैं। उदाहरण के लिए, आंतरिक प्रतिरोध को <0.5 ओम के लिए सामान्यीकृत किया जाता है।
SG6105 PWM नियंत्रक भी उल्लेखनीय है। इसमें दो आंतरिक स्टेबलाइजर्स हैं, जो बिल्कुल TL431 के समान हैं। उनके पास अलग पिन हैं और उन्हें संदर्भ वोल्टेज स्रोतों के रूप में उपयोग किया जा सकता है।
कैसे जांचें कि TL431 चिप काम करता है या नहीं
माइक्रोक्रिकिट में एक जटिल आंतरिक संरचना है, इसलिए इसे एक परीक्षक के साथ परीक्षण करना संभव नहीं है।किसी भी मामले में, आपको किसी प्रकार के सर्किट को इकट्ठा करना होगा। यदि एक समायोज्य बिजली की आपूर्ति है, तो आपको तीन प्रतिरोधों और एक एलईडी की आवश्यकता होगी।
बिजली की आपूर्ति का वोल्टेज 36V से अधिक नहीं होना चाहिए। R1 को चुना जाता है ताकि अधिकतम वोल्टेज पर एलईडी के माध्यम से करंट 10-15 mA से अधिक न हो। R1 से R3 का अनुपात ऐसा होना चाहिए कि अधिकतम स्रोत वोल्टेज पर, 2.5 V से अधिक R3 पर गिरता है, या बेहतर अभी तक, 3 से अधिक। जब आउटपुट वोल्टेज 0V से बढ़ जाता है जब तक कि R3 पर थ्रेशोल्ड तक नहीं पहुंच जाता है, एलईडी फ्लैश होगी और इसका मतलब है कि चिप ठीक है। आप एलईडी सेट नहीं कर सकते हैं, लेकिन केवल कैथोड पर वोल्टेज को मापें - इसे चरणबद्ध तरीके से बदलना चाहिए।
यदि कोई विनियमित स्रोत नहीं है, लेकिन निरंतर वोल्टेज के साथ बिजली की आपूर्ति है, तो आपको R3 के बजाय एक पोटेंशियोमीटर का उपयोग करना होगा। जब आप स्लाइडर को दोनों दिशाओं में घुमाते हैं, तो एलईडी चालू और बंद होनी चाहिए।
इलेक्ट्रॉनिक घटक बाजार एकीकृत वोल्टेज नियामकों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करता है। लेकिन आवेदन क्षेत्र भी बहुत व्यापक है, इसलिए बाजार में कई प्रकार के आईसी का अपना स्थान है। TL431 शामिल हैं।
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