Projektējot elektroniskās shēmas, bieži vien ir nepieciešams mazjaudas sprieguma regulators vai etalonsprieguma avots. Vairākus fiksētos spriegumus nodrošina neregulējami integrētie sprieguma regulatori. Regulētie ir balstīti uz LM317 mikroshēmataču tam ir daži raksturīgi trūkumi un bieži vien pārmērīga funkcionalitāte. Daudzos gadījumos TL431 mikroshēma atrisina šo problēmu, nodrošinot mazjaudas, stabilu sprieguma avotu, ko var regulēt no 2,5 V līdz 36 V.
Saturs
Kas ir TL431 mikroshēma?
Šo 20. gadsimta 70. gados izstrādāto mikroshēmu bieži dēvē par "regulējamo regulatoru", un shēmā tā ir apzīmēta kā regulators ar diviem klasiskiem kontaktiem - anodu un katodu. Pastāv arī trešais vads, kura mērķis ir aplūkots vēlāk. Mikro pārslēgšanas bloks izskatās šādi stabletron Tas nemaz neizskatās pēc mikrosavienotāja. Tas ir pieejams kā parasta mikroshēma vairākos korpusa variantos. Sākotnēji tika ražoti tikai caurumu varianti, bet, attīstoties SMD tehnoloģijai, TL431 tika iepakots arī virsmas montāžas korpusos, tostarp populārajā SOT ar dažādu kontaktu skaitu. Minimālais darbības nodrošināšanai nepieciešamais adatu skaits ir 3. Dažām pakotnēm ir vairāk adatu. Lieki kontakti vai nu nav savienoti nekur, vai ir dublēti.
TL431 galvenās funkcijas
Galvenie raksturlielumi, ar kuru zināšanu pietiek, lai veiktu vairāk nekā 90 procentus uzdevumu, kas rodas elektronisko shēmu projektēšanā:
- izejas sprieguma robežas - 2,5...36V (to var uzskatīt par mīnusu, jo mūsdienu regulatoriem ir apakšējā robeža no 1,5V);
- Maksimālā strāva ir 100 mA (tas nav daudz, salīdzināms ar vidējo strāvas regulatoru, tāpēc nepārslogojiet mikroshēmu, tai nav aizsardzības);
- Iekšējā pretestība (ekvivalentā divpola pretestība) ir aptuveni 0,22 omi;
- dinamiskā pretestība - 0,2...0,5 Ohm;
- Uref = 2,495 V, precizitāte - atkarībā no sērijas, no ±0,5 % līdz ±2 %;
- TL431C darba temperatūras diapazons ir 0...+70°C, TL431A - mīnus 40...+85°C.
Citas īpašības, tostarp temperatūras atkarības līknes, ir atrodamas datu lapā. Tomēr vairumā gadījumu jums tās nebūs nepieciešamas.
Pin piešķiršana un darbība
Aplūkojot integrālās shēmas iekšējo struktūru, ir skaidrs, ka salīdzinājums ar Zenera diodēm ir relatīvs.
TL431 visvairāk atgādina komparatoru. Uz invertora izeju tiek pieslēgts 2,5 V atsauces spriegums Vref. Šis spriegums ir stabilizēts, tāpēc arī izejas spriegums būs stabils. Neinvertizējošā izeja tiek izvadīta uz ārpusi. Ja pieliktais spriegums ir mazāks par atskaites spriegumu, komparatora izeja komparatora izeja nulleTranzistors ir slēgts, un strāva plūst. Ja spriegums pie tiešās ieejas pārsniedz 2,5 V, diferenciālā pastiprinātāja izeja kļūst pozitīva, tranzistors atveras un caur to sāk plūst strāva. Šo strāvu ierobežo ārējā pretestība. Šī uzvedība ir līdzīga stabilizatora lavīnveida sadalījumam, kad tam tiek pielikts reversais spriegums. Diods ir paredzēts aizsardzībai pret reverso strāvu mikroshēmā.
Svarīgi! Atskaites sprieguma izeja nedrīkst palikt nekur nepieslēgta, un tai ir nepieciešama vismaz 4 µA strāva.
Patiesībā arī šī shēma ir mazliet nosacīta - tā ir noderīga tikai, lai izskaidrotu, kā lietas darbojas. Faktiskā īstenošana notiek pēc citiem principiem. Piemēram, ķēdē nav iespējams atrast punktu ar 2,5 V atskaites spriegumu.
Savienojumu diagrammu piemēri
Viens no TL431 shēmas variantiem ir parastais komparators. To var izmantot, lai izveidotu dažus sliekšņa relejus, piemēram, līmeņa releju, gaismas releju u. c. Iebūvēts ir tikai atskaites sprieguma avots, un tas nav regulējams, tāpēc strāvas un sprieguma kritums caur sensoru tiek regulēts.
Tiklīdz uz sensora krīt 2,5 V, mikroshēmas izejas tranzistors atveras, caur LED plūst strāva un tā iedegas. LED vietā slodzes pārslēgšanai var izmantot mazjaudas releju vai tranzistoru slēdzi. Rezistoru R1 var izmantot, lai regulētu komparatora reakcijas līmeni. R2 kalpo kā balasts un ierobežo strāvas plūsmu caur LED.
Taču šāda iekļaušana neļauj pilnībā izmantot TL431 potenciālu - komparatoru var iebūvēt jebkurā citā mikroshēmā, kas ir piemērotāka šādiem relejiem. Tas pats mezgls ir paredzēts citam mērķim.
Vienkāršākā shēma ir pārslēgt TL431 paralēlā stabilizatora režīmā - 2,5 V atskaites sprieguma avots. Viss, kas nepieciešams, ir balasts rezistorskas ierobežos strāvu caur izejas tranzistoru.
Svarīgi! Atšķirībā no klasiskās AVR shēmas kondensatoru nevajadzētu pieslēgt paralēli izvadam. Tas var izraisīt parazītiskas svārstības. Kopumā tas nav nepieciešams, jo konstruktori ir veikuši pasākumus, lai samazinātu trokšņus uz izejas. Taču tāpēc to nevar izmantot par pamatu trokšņu ģeneratoram, piemēram, parastajam stabilitronam.
Mikroshēmas spējas tiek pilnīgāk izmantotas atgriezeniskās saites ķēdē, ko veido rezistori R1 un R2.
Kad tiek pievadīta jauda, izejas spriegums paaugstinās un stabilizējas uz dažām mikrosekundēm (pagrieziena ātrums nav standartizēts). Ustab ir dots ar ar sadalītājuun to var aprēķināt pēc formulas Ustab=2,495*(1+R2/R1). Veicot aprēķinus, jāņem vērā, ka, izmantojot šo savienojumu, iekšējā pretestība palielinās (1+R2/R1) reizes.
AVR slodzes jaudu ir iespējams palielināt klasiskā veidā, pievienojot papildu ierīci. bipolārais tranzistors.
Svarīgi! Tranzistors ir jāiekļauj atgriezeniskās saites ķēdē.
Šī iekļaušana pārveido shēmu par paralēlo regulatoru, kas prasa, lai ieejas spriegums pārsniegtu izejas spriegumu. Tās efektivitāte nedrīkst pārsniegt Uin/Uin attiecību. Tas pasliktina AVR veiktspēju, tāpēc labāk ir izmantot lauka tranzistoru, kam ir mazāks sprieguma kritums.
Šeit efektivitāte ir augstāka, jo ir mazāka nepieciešamā starpība starp ieejas un izejas spriegumu, bet ir nepieciešams papildu barošanas avots tranzistora aizvaram - tā spriegumam jābūt lielākam par Uin/out.
Uz TL431 var uzbūvēt strāvas regulatoru.
Kolektora strāva būs Istab=Vref/R1.
Ja to pašu ķēdi pārslēdz kā divpolāru, tiek izveidots strāvas ierobežotājs.
Strāvas strāva tiks ierobežota Io=Vref/R1+Ika. Priekšsprieguma rezistora nominālā vērtība jāizvēlas saskaņā ar Rb=Uin (Io/hfe+Ika), kur hfe ir tranzistora pastiprinājums. To var izmērīt ar multimetru, kam ir šī funkcija.
Radioamatieri mikroķēdes izmanto arī nestandarta pārslēgumos. TL431 ir tendēts uz pašiededzināšanos, kas ir trūkums. Taču tas ļauj to izmantot kā sprieguma kontrolētu oscilatoru. Šim nolūkam izejā tiek uzstādīts kondensators.
Kādi ir analogi
Šī integrālā shēma ir ļoti populāra elektronikas profesionāļu un hobistu pasaulē. Tāpēc to ražo daudzi ražotāji. Pasaulslavenās firmas Texas Instruments (kā izstrādātājs), Motorola, Fairchild Semiconductor un citas ražo mikroshēmu ar oriģinālo nosaukumu. TL430 ar Vref = 2,75 V un pusotru reizi lielāku maksimālo darba strāvu nedrīkst palaist garām. Taču šī mikroshēma bija mazāk pieprasīta un neizdzīvoja līdz pat SMD montāžas laikmetam.
Citi ražotāji ražo sprieguma regulatorus ar citiem burtu indeksiem, bet obligāti ar cipariem 431 to nosaukumos (citādi patērētājs vienkārši nepievērsīs uzmanību nezināmai mikroshēmai). Tirgū ir pieejami šādi produkti:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
un citas integrālās shēmas ar līdzīgu funkcionalitāti. Taču nav garantēts, ka neskaidru un nezināmu ražotāju produkti atbilst parametriem.
Ir krievu analogs KR142EN19A, kas tiek ražots KT-26 iepakojumā (līdzīgs zemas jaudas tranzistoram). Tas ir pilnībā analogs oriģinālajai mikroshēmai, taču dažas īpašības nedaudz atšķiras. Piemēram, tā iekšējā pretestība ir normalizēta līdz <0,5 Ohm.
Ievērības cienīgs ir arī SG6105 PWM kontrolieris. Tajā ir divi iekšējie stabilizatori, kas ir pilnīgi identiski TL431. Tiem ir atsevišķi kontakti, un tos var izmantot kā atsauces sprieguma avotus.
Kā pārbaudīt TL431 mikroshēmu
Mikroshēmai ir diezgan sarežģīta iekšējā struktūra, tāpēc to nav iespējams pārbaudīt ar vienu testeri. Jebkurā gadījumā jums būs jāsamontē sava veida ķēde. Ja ir regulējams barošanas avots, jums būs nepieciešami trīs rezistori un LED.
Barošanas avota spriegumam jābūt ne lielākam par 36 V. R1 jāizvēlas tā, lai pie maksimālā sprieguma strāva caur LED nepārsniegtu 10-15 mA. R1 un R3 attiecībai jābūt tādai, lai pie maksimālā avota sprieguma, vairāk nekā 2,5 V vai labāk, uz R3 būtu vairāk nekā 3 V. Kad izejas spriegums pieaug no 0 V, līdz tiek sasniegts slieksnis pie R3, LED mirgo, kas nozīmē, ka mikroshēma ir bojāta. LED nav jāiestata, bet vienkārši jāmēra spriegums pie katoda - tam vajadzētu krasi mainīties.
Ja nav regulējama avota, bet ir pastāvīga sprieguma barošanas avots, R3 vietā būs jāizmanto potenciometrs. Gaismas diodei ir jāieslēdzas un jāizslēdzas, kad slīdnis tiek pagriezts abos virzienos.
Elektronisko komponentu tirgus piedāvā ļoti plašu integrēto sprieguma regulatoru klāstu. Taču arī lietojumu klāsts ir ļoti plašs, tāpēc daudziem integrālās shēmas veidiem ir sava niša tirgū. TL431 iekļauts.
Saistītie raksti:
