Saat merancang rangkaian elektronik, seringkali dibutuhkan pengatur tegangan daya rendah atau sumber tegangan referensi. Sejumlah tegangan tetap dicakup oleh regulator tegangan terintegrasi yang tidak diatur. Yang diatur dibangun di atas chip LM317tetapi memiliki kelemahan yang melekat tertentu dan sering fungsi yang berlebihan. Dalam banyak kasus, masalah akan diselesaikan oleh chip TL431, yang memungkinkan Anda mendapatkan sumber tegangan stabil berdaya rendah, yang dapat disesuaikan dari 2,5 hingga 36 V.
Isi
Apa itu chip TL431?
Sirkuit mikro ini, yang dikembangkan pada tahun tujuh puluhan abad kedua puluh, sering disebut "regulator yang diatur", dan dalam skema ini dilambangkan sebagai regulator dengan dua pin klasik - anoda dan katoda. Ada juga petunjuk ketiga, yang tujuannya akan dibahas nanti. Microassembly terlihat seperti Stabilitron Itu tidak terlihat seperti mikrokopel sama sekali. Ini diproduksi sebagai sirkuit mikro biasa, dalam beberapa varian perumahan.Awalnya versi dibuat hanya untuk papan dengan lubang yang sebenarnya, dengan perkembangan teknologi SMD TL431 mulai "mengemas" dalam paket untuk pemasangan di permukaan, termasuk SOT populer dengan jumlah pin yang berbeda. Jumlah minimum pin yang diperlukan untuk operasi adalah 3. Beberapa paket berisi lebih banyak pin. Pin surplus tidak terhubung di mana pun atau diduplikasi.
Fitur Utama TL431
Karakteristik utama, pengetahuan yang cukup untuk melakukan 90+ persen tugas yang muncul dalam desain sirkuit elektronik:
- batas tegangan keluaran adalah 2,5...36V (ini dapat dianggap sebagai minus, karena regulator modern memiliki batas bawah 1,5V);
- arus maksimum adalah 100 mA (kecil dan sebanding dengan regulator daya rata-rata, jadi tidak ada gunanya membebani sirkuit mikro karena tidak memiliki perlindungan);
- resistansi internal (impedansi bipolar setara) adalah sekitar 0,22 Ohm;
- resistensi dinamis - 0,2...0,5 Ohm;
- Uref=2.495 V, akurasi - tergantung pada seri, dari ±0,5% hingga ±2%;
- Kisaran suhu pengoperasian untuk TL431C adalah 0...+70 °С, untuk TL431A - minus 40...+85 °С.
Karakteristik lain, termasuk grafik suhu, dapat ditemukan di lembar data. Namun, dalam kebanyakan kasus Anda tidak akan membutuhkannya.
Penugasan dan pengoperasian pin
Saat menganalisis struktur internal chip, menjadi jelas bahwa perbandingan dengan regulator agak konvensional.
TL431 paling mirip dengan komparator. Output pembalik memiliki tegangan referensi Vref 2.5V. Tegangan ini stabil, sehingga output juga akan stabil. Output non-pembalik dibawa keluar. Jika tegangan yang diterapkan tidak melebihi tegangan referensi, output komparator keluaran komparator nol, transistor tertutup, tidak ada arus yang mengalir.Jika tegangan pada input langsung melebihi 2,5 V, maka output penguat diferensial positif, transistor terbuka dan arus mulai mengalir melaluinya. Arus ini dibatasi oleh resistansi eksternal. Perilaku ini menyerupai kerusakan longsoran dioda penstabil ketika tegangan balik diterapkan padanya. Dioda dirancang untuk melindungi terhadap sirkuit terbalik.
Penting! Pin tegangan referensi tidak boleh dibiarkan tidak terhubung di mana pun, membutuhkan arus minimal 4 A.
Sebenarnya, sirkuit ini juga bersyarat - hanya cocok untuk menjelaskan sifat pekerjaan. Pada kenyataannya, semuanya dilaksanakan sesuai dengan prinsip-prinsip lain. Misalnya, di dalam sirkuit, Anda tidak dapat menemukan titik dengan tegangan referensi 2.5V.
Contoh diagram koneksi
Salah satu opsi untuk rangkaian TL431 adalah komparator biasa. Anda dapat membangun beberapa relay ambang di atasnya - misalnya, relai level, relai cahaya, dll. Hanya sumber tegangan referensi yang terpasang dan tidak dapat disesuaikan, jadi atur arus dan penurunan tegangan melalui sensor.
Segera setelah sensor turun 2,5 V, transistor keluaran chip terbuka, arus mengalir melalui LED dan menyala. Alih-alih LED, Anda dapat menggunakan relai berdaya rendah atau sakelar transistor untuk mengalihkan beban. Dengan resistor R1 Anda dapat menyesuaikan tingkat respons komparator. R2 berfungsi sebagai pemberat dan membatasi arus yang melalui LED.
Tetapi penyertaan seperti itu tidak memungkinkan untuk menggunakan semua kemungkinan TL431 - komparator dapat dibangun di atas chip lain yang lebih cocok untuk relai tersebut. Perakitan yang sama ini dirancang untuk tujuan lain.
Sirkuit paling sederhana untuk menyalakan TL431 dalam mode stabilizer paralel adalah sumber tegangan referensi 2.5V. Yang Anda butuhkan untuk ini adalah pemberat penghambat, yang akan membatasi arus yang melalui transistor keluaran.
Penting! Berbeda dengan rangkaian klasik AVR, Anda tidak boleh memasang kapasitor secara paralel dengan output. Hal ini dapat menyebabkan osilasi parasit. Secara umum tidak diperlukan, karena pengembang telah mengambil langkah-langkah untuk mengurangi kebisingan pada output. Namun karena chip ini tidak dapat digunakan sebagai dasar untuk pembangkit kebisingan seperti stabilitron biasa.
Kemampuan chip lebih dimanfaatkan sepenuhnya dalam rangkaian umpan balik yang dibentuk oleh resistor R1 dan R2.
Ketika daya diterapkan, tegangan keluaran naik dan stabil selama beberapa mikrodetik (laju perubahan tegangan tidak diatur). Ustab diatur oleh oleh pembagi, dapat dihitung dengan rumus Ustab=2,495*(1+R2/R1). Saat menghitung, harus diingat bahwa resistansi internal meningkat (1+R2/R1) kali dengan koneksi ini.
Dimungkinkan untuk meningkatkan kapasitas beban regulator dengan cara klasik, dengan memasukkan tambahan transistor bipolar.
Penting! Transistor harus disertakan dalam rangkaian loop umpan balik.
Penyertaan tersebut mengubah rangkaian menjadi stabilizer paralel, membutuhkan tegangan input melebihi tegangan output. Efisiensinya tidak dapat melebihi rasio Uin/Uin. Ini menurunkan parameter regulator, jadi lebih baik menggunakan transistor efek medan, memiliki penurunan tegangan yang lebih sedikit.
Di sini efisiensi lebih tinggi karena perbedaan yang lebih kecil antara tegangan input dan output, tetapi Anda memerlukan catu daya tambahan untuk gerbang transistor - tegangannya harus lebih tinggi dari Uin/out.
Anda dapat membangun regulator saat ini dengan TL431.
Arus rangkaian kolektor akan sama dengan Istab=Vref/R1.
Jika sirkuit yang sama dimasukkan sebagai bipolar, Anda mendapatkan pembatas arus.
Arus akan dibatasi pada Io=Vref/R1+Ika. Nilai resistor balast harus dipilih dari kondisi Rb=Uinh(Io/hfe+Ika), di mana hfe adalah penguatan transistor.Itu dapat diukur dengan multimeter, yang memiliki fungsi seperti itu.
Amatir radio menggunakan sirkuit mikro juga dalam inklusi non-standar. TL431 memiliki kecenderungan untuk eksitasi diri, yang merupakan kerugian. Tetapi memungkinkan untuk menggunakannya sebagai osilator yang dikendalikan tegangan. Untuk tujuan ini kapasitor dipasang pada output.
Apa analognya?
Sirkuit mikro memiliki popularitas tinggi di dunia profesional dan amatir elektronik. Oleh karena itu, diproduksi oleh banyak produsen. Perusahaan terkenal di dunia Texas Instruments (sebagai pengembang), Motorola, Fairchild Semiconductor dan lainnya memproduksi chip dengan nama aslinya. Mustahil untuk tidak menyebutkan stabilizer TL430 yang diproduksi sebelumnya, dengan Vref=2,75 V dan satu setengah kali arus operasi maksimum. Tetapi chip ini kurang diminati, dan tidak bertahan sampai era pemasangan SMD.
Pabrikan lain memproduksi pengatur tegangan dengan indeks huruf lain, tetapi harus memiliki nomor 431 dalam namanya (jika tidak, konsumen tidak akan memperhatikan chip yang tidak dikenal). Di pasaran ada:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
dan chip lain yang serupa fungsinya. Tetapi produk dari produsen yang kurang dikenal dan tidak dikenal tidak menjamin parameter yang cocok.
Ada analog domestik - KR142EN19A, diproduksi dalam kasus KT-26 (mirip dengan transistor daya rendah). Ini benar-benar analog dengan chip asli, tetapi beberapa karakteristiknya sedikit berbeda. Misalnya, resistansi internal dinormalisasi menjadi <0,5 Ohm.
Pengontrol SG6105 PWM juga patut diperhatikan. Ini berisi dua stabilisator internal, benar-benar identik dengan TL431. Mereka memiliki pin terpisah dan dapat digunakan sebagai sumber tegangan referensi.
Bagaimana cara memeriksa apakah chip TL431 berfungsi?
Sirkuit mikro memiliki struktur internal yang agak rumit, sehingga tidak mungkin untuk mengujinya dengan satu penguji.Bagaimanapun, Anda harus merakit semacam sirkuit. Jika ada catu daya yang dapat disesuaikan, Anda memerlukan tiga resistor dan LED.
Tegangan catu daya tidak boleh lebih dari 36V. R1 dipilih sehingga pada tegangan maksimum arus yang melalui LED tidak melebihi 10-15 mA. Rasio R1 ke R3 harus sedemikian rupa sehingga pada tegangan sumber maksimum, lebih dari 2,5 V jatuh pada R3, atau lebih baik lagi, lebih dari 3. Ketika tegangan keluaran naik dari 0V hingga ambang batas tercapai pada R3, LED akan berkedip dan itu berarti chipnya OK. Anda tidak dapat mengatur LED, tetapi hanya mengukur tegangan di katoda - itu harus berubah secara bertahap.
Jika tidak ada sumber yang diatur, tetapi ada catu daya dengan tegangan konstan, Anda harus menggunakan potensiometer, bukan R3. Saat Anda memutar penggeser di kedua arah, LED akan menyala dan mati.
Pasar komponen elektronik menawarkan rangkaian regulator tegangan terintegrasi yang sangat luas. Tetapi juga area aplikasinya sangat luas, sehingga banyak jenis IC memiliki ceruk pasarnya sendiri. TL431 disertakan.
Artikel terkait:
