電子回路を設計する場合、低電力電圧レギュレータまたは基準電圧源が必要になることがよくあります。多くの固定電圧は、調整されていない統合電圧レギュレーターによってカバーされています。規制されたものは、 LM317チップしかし、特定の固有の欠点があり、多くの場合過剰な機能があります。多くの場合、この問題は TL431 チップによって解決されます。これにより、2.5 V から 36 V まで調整可能な安定した電圧の低電力電源を得ることができます。
TL431チップとは
20世紀の70年代に開発されたこのマイクロ回路は、しばしば「調整レギュレータ」と呼ばれ、回路図では、アノードとカソードの2つの古典的なピンを持つレギュレータとして示されています。 3 番目のリードもあり、その目的については後で説明します。マイクロアセンブリは スタビリトロン マイクロカプラーとは思えません。それは、いくつかのハウジングのバリエーションで、通常のマイクロ回路として製造されます。当初、バージョンは真の穴を備えたボード用にのみ作成されていましたが、SMD 技術の開発により、TL431 はさまざまなピン数の人気のある SOT を含む表面実装用のパッケージに「パック」され始めました。動作に必要なピンの最小数は 3 です。一部のパッケージには、より多くのピンが含まれています。余分なピンはどこにも接続されていないか、重複しています。
TL431の主な特長
電子回路の設計で発生するタスクの90％以上を実行するのに十分な知識がある主な特徴：
- 出力電圧の制限は 2.5...36V です (最新のレギュレータの下限は 1.5V であるため、これはマイナスと見なすことができます)。
- 最大電流は 100 mA です (小さく、平均的な電力レギュレータに匹敵するため、保護がないため、マイクロ回路に過負荷をかける価値はありません)。
- 内部抵抗（等価バイポーラのインピーダンス）は約0.22オームです。
- 動的抵抗 - 0,2...0,5 オーム;
- Uref=2.495 V、精度 - シリーズによって異なりますが、±0.5% ～ ±2% です。
- TL431C の動作温度範囲は 0...+70 °C、TL431A はマイナス 40...+85 °C です。
温度グラフを含むその他の特性は、データシートに記載されています。ただし、ほとんどの場合、それらは必要ありません。
ピン配置と操作
チップの内部構造を分析すると、レギュレーターとの比較はかなり一般的であることが明らかになります。
TL431 は何よりもコンパレーターに似ています。反転出力の基準電圧 Vref は 2.5V です。この電圧が安定するので、出力も安定します。非反転出力が引き出されます。印加電圧が基準電圧を超えない場合、コンパレータ出力 コンパレータ出力 ゼロ、トランジスタは閉じており、電流は流れません。直接入力の電圧が2.5 Vを超えると、差動アンプの出力が正になり、トランジスタが開き、電流が流れ始めます。この電流は外部抵抗によって制限されます。この動作は、逆電圧が印加されたときの安定化ダイオードのアバランシェ ブレークダウンに似ています。ダイオードは、逆回路から保護するように設計されています。
重要！ 基準電圧のピンはどこにも未接続のままにしないでください。少なくとも 4 µA の電流が必要です。
実際、この回路は条件付きでもあり、作業の性質を説明するのにのみ適しています。実際には、すべてが他の原則に従って実装されています。たとえば、回路内で基準電圧が 2.5V のポイントを見つけることができません。
接続図の例
TL431 回路のオプションの 1 つは、通常のコンパレータです。その上に、レベルリレー、ライトリレーなど、いくつかのしきい値リレーを構築できます。基準電圧源のみが内蔵されており、調整できないため、センサーを通る電流と電圧降下を調整します。
センサーが 2.5 V 低下するとすぐに、チップの出力トランジスタが開き、LED に電流が流れて点灯します。 LED の代わりに、低電力リレーまたはトランジスタ スイッチを使用して負荷を切り替えることができます。抵抗 R1 を使用して、コンパレータの応答レベルを調整できます。 R2 は安定器として機能し、LED を流れる電流を制限します。
しかし、そのような包含はTL431のすべての可能性を使用することを許可しません.コンパレータは、そのようなリレーにより適した他のチップ上に構築することができます.この同じアセンブリは、他の目的のために設計されています。
並列安定化モードで TL431 をオンにする最も簡単な回路は、2.5V の基準電圧源です。これに必要なのはバラストだけです 抵抗器、出力トランジスタを流れる電流を制限します。
重要！ AVR の古典的な回路とは対照的に、コンデンサを出力に並列に取り付ける必要はありません。これにより、寄生発振が発生する可能性があります。一般に、開発者は出力のノイズを低減するための対策を講じているため、必要ありません。しかし、このため、通常のスタビリトロンのようなノイズ発生器のベースとしてチップを使用することはできません。
チップの機能は、抵抗 R1 と R2 によって形成されるフィードバック回路でより完全に利用されます。
電源が投入されると、出力電圧が上昇し、数マイクロ秒間安定します (スルーレートは調整されません)。 Ustab は 仕切りによって式Ustab=2,495*(1+R2/R1)で計算できます。この接続により、内部抵抗が(1+R2/R1)倍になることに注意して計算してください。
追加のものを含めることにより、従来の方法でレギュレーターの負荷容量を増やすことができます。 バイポーラトランジスタ.
重要！ トランジスタは、フィードバック ループ回路に含める必要があります。
このように含めると、回路が並列スタビライザーに変わり、入力電圧が出力電圧を超える必要があります。その効率は Uin/Uin 比を超えることはできません。これにより、レギュレータのパラメータが低下するため、電圧降下が少ない電界効果トランジスタを使用することをお勧めします。
ここでは、入力電圧と出力電圧の差が少なくて済むため効率が高くなりますが、トランジスタ ゲート用に追加の電源が必要です。その電圧は Uin/out よりも高くする必要があります。
TL431 を使用して電流レギュレーターを構築できます。
コレクタ回路電流は、Istab=Vref/R1 に等しくなります。
同じ回路がバイポーラとして含まれている場合、電流リミッターが得られます。
電流は Io=Vref/R1+Ika で制限されます。バラスト抵抗の定格は、条件 Rb=Uinh(Io/hfe+Ika) から選択する必要があります。ここで、hfe はトランジスタのゲインです。そのような機能を持つマルチメータで測定できます。
無線アマチュアは、非標準のインクルージョンにもマイクロサーキットを使用しています。 TL431 は自励する傾向があり、これが欠点です。ただし、電圧制御発振器として使用することは可能です。この目的のために、コンデンサが出力に取り付けられています。
アナログは何ですか
超小型回路は、エレクトロニクスのプロとアマチュアの世界で高い人気を誇っています。そのため、多くのメーカーから製造されています。世界的に有名な企業である Texas Instruments (開発者として)、Motorola、Fairchild Semiconductor などは、元の名前でチップを製造しています。 Vref=2.75 V で最大動作電流の 1.5 倍の以前に製造された TL430 スタビライザーは言うまでもありません。しかし、このチップは需要が少なく、SMD実装の時代まで生き残れませんでした。
他のメーカーは、他の文字インデックスの電圧レギュレータを製造していますが、名前に必ず 431 という数字が含まれています (そうしないと、消費者は不明なチップに注意を払わないだけです)。市場には次のものがあります。
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
機能が似ている他のチップ。しかし、ほとんど知られていないメーカーや未知のメーカーの製品は、一致するパラメーターを保証しません。
KT-26の場合に製造された国産アナログ-KR142EN19Aがあります（低電力トランジスタに似ています）。元のチップと完全に類似していますが、一部の特性がわずかに異なります。たとえば、内部抵抗は <0.5 オームに正規化されます。
SG6105 PWM コントローラーも注目に値します。 TL431 とまったく同じ 2 つの内部スタビライザーが含まれています。これらには個別のピンがあり、基準電圧源として使用できます。
TL431 チップが動作しているかどうかを確認する方法
マイクロ回路はかなり複雑な内部構造を持っているため、単一のテスターでテストすることはできません。いずれにせよ、何らかの回路を組み立てる必要があります。調整可能な電源がある場合は、3 つの抵抗と LED が必要になります。
電源の電圧は 36V 以下にしてください。 R1 は、最大電圧で LED を流れる電流が 10 ～ 15 mA を超えないように選択されます。 R1 と R3 の比率は、最大電源電圧で 2.5 V 以上が R3 にかかるようにする必要があります。さらに良いのは、3 以上になるようにすることです。R3 がしきい値に達するまで出力電圧が 0 V から上昇すると、LED が点滅します。これは、チップが正常であることを意味します。 LED を設定することはできませんが、カソードの電圧を測定するだけで、段階的に変化するはずです。
調整された電源がなく、定電圧の電源がある場合は、R3 の代わりにポテンショメータを使用する必要があります。スライダーを両方向に回転させると、LED がオンまたはオフになります。
電子部品市場は、非常に幅広い統合電圧レギュレータを提供しています。しかし、アプリケーション領域も非常に広いため、多くのタイプの IC が市場にニッチを持っています。 TL431付属。
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