Elektronikus áramkörök tervezésekor gyakran van szükség kis teljesítményű feszültségszabályozóra vagy referenciafeszültségforrásra. Számos rögzített feszültséget szabályozatlan integrált feszültségszabályozók fednek le. A szabályozottak a következőkre épülnek LM317 chipde vannak bizonyos hátrányai és gyakran túlzott funkcionalitása. Sok esetben a TL431 chip megoldja a problémát azzal, hogy kis fogyasztású, stabil feszültségforrást biztosít, amely 2,5V-tól 36V-ig szabályozható.
Tartalomjegyzék
Mi az a TL431 chip?
Az 1970-es években kifejlesztett mikroáramkört gyakran "szabályozott szabályozóként" emlegetik, és a kapcsolási rajzban két klasszikus - anód- és katódtüskével rendelkező - szabályozónak nevezik. Van egy harmadik nyom is, amelynek célját később tárgyaljuk. A mikrokapcsoló szerelvény úgy néz ki stabletron Egyáltalán nem úgy néz ki, mint egy mikrocsatlakozó. Hagyományos mikroáramkörként, többféle házváltozatban kapható. Kezdetben csak valódi lyukváltozatokat gyártottak, az SMD technológia fejlődésével a TL431-et felületre szerelhető tokozásba is csomagolták, beleértve a népszerű SOT változatot is, különböző számú csapokkal. A működéshez minimálisan 3 tű szükséges. Egyes csomagok több tűvel rendelkeznek. A redundáns csapok vagy sehol sincsenek csatlakoztatva, vagy duplán vannak.
A TL431 fő jellemzői
A főbb jellemzők, amelyek ismerete elegendő az elektronikus áramkörtervezés során felmerülő feladatok több mint 90 százalékának elvégzéséhez:
- A kimeneti feszültséghatár 2,5...36V (ez mínusznak tekinthető, mivel a modern szabályozók alsó határa 1,5V);
- A maximális áram 100mA (ez nem sok, összehasonlítható egy átlagos teljesítményszabályozóval, ezért ne terhelje túl a mikroáramkört, nincs védelme);
- A belső ellenállás (az egyenértékű bipoláris impedancia) körülbelül 0,22 ohm;
- dinamikus ellenállás - 0,2...0,5 Ohm;
- Uref=2,495 V, pontosság - a sorozattól függően ±0,5% és ±2% között;
- A TL431C működési hőmérséklettartománya 0...+70°C, a TL431A esetében - mínusz 40...+85°C.
Egyéb jellemzők, beleértve a hőmérsékletfüggési görbéket is, az adatlapon találhatók. A legtöbb esetben azonban nem lesz rájuk szükség.
Tűkiosztás és működés
Ahogy megnézi az IC belső szerkezetét, egyértelmű, hogy a Zener-diódákkal való összehasonlítás relatív.
A TL431 leginkább egy komparátorhoz hasonlít. Az invertáló kimenetre egy 2,5 V-os Vref referenciafeszültség kerül. Ez a feszültség stabilizálódik, így a kimenet is stabil lesz. A nem invertáló kimenet kifelé kerül. Ha az alkalmazott feszültség kisebb, mint a referenciafeszültség, akkor a komparátor kimenete komparátor kimenet nullaA tranzisztor zárva van, és nem folyik áram. Ha a közvetlen bemeneten a feszültség meghaladja a 2,5 V-ot, a differenciálerősítő kimenete pozitívvá válik, a tranzisztor kinyílik, és áram kezd átfolyni rajta. Ezt az áramot egy külső ellenállás korlátozza. Ez a viselkedés hasonló a stabilizátor lavinaszerű összeomlásához, amikor fordított feszültséget kapcsolunk rá. A dióda a mikroáramkör fordított áramával szembeni védelemre szolgál.
Fontos! A referenciafeszültség kimenete sehol sem maradhat összekötetlenül, és legalább 4 µA áramot igényel.
Valójában ez az áramkör is egy kicsit feltételes - csak arra jó, hogy elmagyarázza a dolgok működését. A tényleges végrehajtás más elvet követ. Például nem lehet 2,5 V-os referenciafeszültségű pontot találni az áramkörön belül.
Példák a kapcsolási rajzokra
A TL431 áramköri változatok egyike a közös komparátor. Használható néhány küszöbérték-relé - pl. szint- és fényrelék stb. - építéséhez. Csak a referenciafeszültség-forrása beépített és nem állítható, így az érzékelőn átfolyó áram és feszültségesés szabályozott.
Amint az érzékelő 2,5 V-ot veszít, a mikroáramkör kimeneti tranzisztora kinyílik, a LED-en áram folyik át, és az kigyullad. A LED helyett egy kis teljesítményű relé vagy tranzisztoros kapcsoló használható a terhelés kapcsolására. Az R1 ellenállás a komparátor válaszszintjének beállítására használható. Az R2 ballasztként működik, és korlátozza a LED-en átfolyó áramot.
Egy ilyen beépítés azonban nem teszi lehetővé, hogy a TL431 minden lehetőséget kihasználjon - a komparátor bármely más, az ilyen relékhez jobban alkalmas chipre is beépíthető. Ugyanezt a szerelvényt más célra tervezték.
A legegyszerűbb séma a TL431 párhuzamos stabilizátor üzemmódban történő kapcsolása - egy 2,5 V-os referenciafeszültségforrás. Mindössze egy ballasztra van szükség ellenállásami korlátozza a kimeneti tranzisztoron átfolyó áramot.
Fontos! A klasszikus AVR-áramkörrel ellentétben itt nem szabad a kimenettel párhuzamosan kondenzátort elhelyezni. Ez parazita rezgéseket okozhat. Általában nincs rá szükség, mivel a tervezők intézkedéseket tettek a kimeneti zaj csökkentésére. Emiatt azonban nem használható egy zajgenerátor alapjául, mint egy hagyományos stabilitron.
A chip képességeit jobban kihasználja az R1 és R2 ellenállások által alkotott visszacsatoló áramkör.
Tápellátáskor a kimeneti feszültség megemelkedik és néhány mikroszekundumig stabilizálódik (a felfutási sebesség nem szabványosított). Az Ustab a következő az elválasztó mellettés az Ustab=2,495*(1+R2/R1) képlet szerint számítható ki. A számítás során szem előtt kell tartani, hogy a belső ellenállás ezzel a kapcsolással (1+R2/R1)-szeresére nő.
Az AVR terhelhetőségét a klasszikus módon lehet növelni, egy további, az AVR-hez csatlakoztatható bipoláris tranzisztor.
Fontos! A tranzisztort be kell vonni a visszacsatolási hurok áramkörébe.
Ez a beépítés az áramkört párhuzamos szabályozóvá alakítja át, ami megköveteli, hogy a bemeneti feszültség meghaladja a kimeneti feszültséget. Hatékonysága nem haladhatja meg az Uin/Uin arányt. Ez rontja az AVR teljesítményét, ezért jobb, ha olyan térhatású tranzisztort használunk, amelynek kisebb a feszültségesése.
Itt a hatékonyság nagyobb, mivel a bemeneti és a kimeneti feszültség közötti kisebb különbségre van szükség, de a tranzisztor kapujához további tápegységre van szükség - a feszültségének nagyobbnak kell lennie, mint az Uin/out.
A TL431-re áramszabályozót lehet építeni.
A kollektoráram Istab=Vref/R1 lesz.
Ha ugyanazt az áramkört bipolárként kapcsoljuk, akkor egy áramkorlátozó jön létre.
Az áramot Io=Vref/R1+Ika értéken kell korlátozni. Az előtétellenállást az Rb=Uin (Io/hfe+Ika) feltételeknek megfelelően kell méretezni, ahol hfe a tranzisztor erősítése. Ez egy ilyen funkcióval rendelkező multiméterrel mérhető.
A rádióamatőrök mikroáramköröket használnak a nem szabványos kapcsolásokban is. A TL431 hajlamos az öngerjesztésre, ami hátrányt jelent. De lehetővé teszi, hogy feszültségvezérelt oszcillátorként használjuk. Ebből a célból a kimenetre egy kondenzátor van felszerelve.
Mik az analógok
Az IC nagyon népszerű az elektronikai szakemberek és a hobbisták körében. Ezért számos gyártó gyártja. A világhírű Texas Instruments (mint fejlesztő), Motorola, Fairchild Semiconductor és mások gyártják a chipet eredeti nevén. A TL430 a Vref=2,75V és a maximális működési áram másfélszeresével nem hagyható ki. Ez a chip azonban kevésbé volt keresett, és nem maradt fenn az SMD-szerelés korszakáig.
Más gyártók más betűjelű feszültségszabályozókat gyártanak, de feltétlenül a 431-es számmal a nevükben (különben a fogyasztó egyszerűen nem figyel oda egy ismeretlen chipre). A piacon a következők vannak jelen:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
és más hasonló funkciójú IC-k. Az ismeretlen és ismeretlen gyártóktól származó termékek azonban nem garantálják, hogy megfelelnek a paramétereknek.
Létezik egy orosz analóg KR142EN19A, amelyet KT-26-os csomagolásban gyártanak (hasonlóan a kis teljesítményű tranzisztorhoz). Teljesen analóg az eredeti chippel, de néhány jellemzője kissé eltér. Például a belső ellenállása <0,5 Ohm-ra van normalizálva.
Az SG6105 PWM-vezérlő szintén figyelemre méltó. Két belső stabilizátort tartalmaz, amelyek teljesen megegyeznek a TL431-gyel. Különálló csapokkal rendelkeznek, és referenciafeszültség-forrásként használhatók.
A TL431 chip tesztelése
A mikroáramkör meglehetősen bonyolult belső szerkezettel rendelkezik, ezért nem lehet egyetlen tesztelővel tesztelni. Mindenesetre valamilyen áramkört össze kell állítania. Ha van állítható tápegység, akkor három ellenállásra és egy LED-re lesz szükséged.
A tápegység feszültsége nem lehet több 36V-nál. Az R1-et úgy kell megválasztani, hogy a maximális feszültség mellett a LED-en átfolyó áram ne haladja meg a 10-15mA-t. Az R1 és az R3 arányának olyannak kell lennie, hogy maximális forrásfeszültségnél több mint 2,5V, vagy jobb esetben több mint 3V essen az R3-ra. Amikor a kimeneti feszültség 0V-ról a küszöbérték eléréséig emelkedik az R3-nál, a LED villogni fog, ami azt jelenti, hogy a chip hibás. Nem kell beállítani a LED-et, hanem egyszerűen mérje meg a feszültséget a katódon - ennek drámaian meg kell változnia.
Ha nincs szabályozott forrás, hanem állandó feszültségű tápegység, akkor R3 helyett potenciométert kell használni. A LED-nek mindkét irányba történő forgatáskor be- és ki kell kapcsolnia a csúszkát.
Az elektronikai alkatrészek piacán az integrált feszültségszabályozók igen széles választéka áll rendelkezésre. De az alkalmazások köre is nagyon széles, így számos IC-típusnak megvan a maga piaci rése. TL431 mellékelve.
Kapcsolódó cikkek:
