Elektroniikkapiirejä suunniteltaessa tarvitaan usein pienitehoista jännitteensäädintä tai referenssijännitelähdettä. Useita kiinteitä jännitteitä sulkevat säätelemättömät kiinteät stabilaattorit. Säädettävä rakenne siru LM317, mutta siinä on tiettyjä luontaisia puutteita ja usein tarpeettomia toimintoja. Monissa tapauksissa TL431-siru ratkaisee ongelman, jolloin voit saada matalatehoisen vakaan jännitelähteen, jota voidaan säätää välillä 2,5 - 36 V.
Sisältö
Mikä on TL431-siru
Tätä 1900-luvun 70-luvulla kehitettyä mikropiiriä kutsutaan usein "säädettäväksi zener-diodiksi", ja se on merkitty kaaviossa zener-diodiksi, jolla on kaksi klassista päätelmää - anodi ja katodi. On myös kolmas päätelmä, jonka tarkoitusta käsitellään myöhemmin. Näyttää mikrokokoonpanolta zener diodi ei muista yhtään. Sitä valmistetaan tavanomaisen mikropiirin tavoin useissa pakkausvaihtoehdoissa. Alun perin vaihtoehtoja tehtiin vain reikäiselle levylle (true hole), SMD-tekniikoiden kehittyessä TL431:tä alettiin "pakata" pinta-asennettaviin pakkauksiin, mukaan lukien suositut SOT:t, joissa on eri määrä nastaja. Toiminnassa tarvittavien jalkojen vähimmäismäärä on 3. Joissakin koteloissa on enemmän tappeja. Ylimääräisiä jalkoja ei joko ole liitetty mihinkään tai ne on kopioitu.
TL431:n tärkeimmät ominaisuudet
Tärkeimmät ominaisuudet, joiden tunteminen riittää suorittamaan yli 90 prosenttia elektroniikkapiirien kehittämisen tehtävistä:
- lähtöjänniterajat - 2,5 ... 36 V (tämä voidaan johtua miinuksista, koska nykyaikaisten säätimien alaraja on 1,5 V);
- suurin virta on 100 mA (se on pieni, verrattavissa keskitehoiseen zener-diodiin, joten sinun ei pitäisi ylikuormittaa mikropiiriä, sillä ei ole suojaa);
- sisäinen vastus (vastaavan kaksinapaisen verkon impedanssi) - noin 0,22 ohmia;
- dynaaminen vastus - 0,2 ... 0,5 ohm;
- passin arvo Uref = 2,495 V, tarkkuus - sarjasta riippuen ± 0,5 % - ± 2 %;
- käyttölämpötila-alue TL431С – 0…+70 °С, TL431A – miinus 40…+85 °С.
Muut ominaisuudet, mukaan lukien kaaviot parametrien riippuvuudesta lämpötilasta, löytyvät teknisistä tiedoista. Mutta useimmissa tapauksissa niitä ei tarvita.
Päätelmien tarkoitus ja toimintaperiaate
Analysoitaessa mikropiirin sisäistä rakennetta käy selväksi, että vertailu zener-diodiin on melko mielivaltaista.
Ennen kaikkea TL431:n rakenne muistuttaa vertailijaa. Invertoivaan lähtöön syötetään 2,5 V:n referenssijännite Vref.Tämä jännite on stabiloitu, joten myös lähtö on vakaa. Ei-invertoiva lähtö tuodaan esiin. Jos siihen syötetty jännite ei ylitä vertailujännitettä, vertailijan lähtö nolla, transistori on kiinni, virtaa ei kulje. Jos jännite suorassa sisääntulossa ylittää 2,5 V, differentiaalivahvistimen lähtöön ilmestyy positiivinen taso, transistori avautuu ja virta alkaa kulkea sen läpi. Tätä virtaa rajoittaa ulkoinen vastus. Tämä käyttäytyminen muistuttaa zener-diodin lumivyöryä, kun siihen kohdistetaan käänteinen jännite. Diodi on suunniteltu suojaamaan mikropiirin käänteiskytkentää vastaan.
Tärkeä! Jännitteen vertailunastaa ei saa jättää kytkemättä, ja se vaatii vähintään 4 µA virtaa.
Itse asiassa tämä järjestelmä on ehdollinen - se sopii vain työn luonteen selittämiseen. Todellisuudessa kaikki toteutetaan muiden periaatteiden mukaan. Joten piirin sisällä et löydä pistettä, jonka vertailujännite on 2,5 V.
Esimerkkejä kytkentäpiireistä
Yksi TL431-kytkentäpiirin vaihtoehdoista on tavanomainen komparaattori. Voit rakentaa siihen jonkinlaisia kynnysreleitä - esimerkiksi tasorele, valaistusrele jne. Vain referenssijännitelähde on sisäänrakennettu eikä sitä voi säätää, joten anturin läpi kulkevaa virtaa ja jännitehäviötä säädellään.
Heti kun 2,5 V putoaa anturin päälle, mikropiirin lähtötransistori avautuu, virta kulkee LEDin läpi ja se syttyy. LEDin sijasta voit käyttää pienitehoista relettä tai transistorikytkintä, joka vaihtaa kuormaa. Vastuksen R1 avulla voidaan säätää komparaattorin toimintatasoa. R2 toimii liitäntälaitteena ja rajoittaa LEDin läpi kulkevaa virtaa.
Mutta tällainen sisällyttäminen ei anna mahdollisuutta käyttää kaikkia TL431:n ominaisuuksia - vertailija voidaan rakentaa mille tahansa muulle mikropiirille, joka sopii paremmin tällaisiin releisiin.Sama kokoonpano on suunniteltu muihin tarkoituksiin.
Yksinkertaisin piiri TL431:n kytkemiseksi päälle rinnakkaissäädintilassa on 2,5 V referenssijännitelähde, jota varten tarvitaan vain liitäntälaite vastus, joka rajoittaa virtaa lähtötransistorin läpi.
Tärkeä! Toisin kuin klassinen zener-diodikytkentäpiiri, sinun ei tule asentaa kondensaattoria rinnakkain lähdön kanssa. Tämä voi johtaa loisvärähtelyihin. Yleensä sitä ei tarvita, koska kehittäjät ovat ryhtyneet toimenpiteisiin lähtökohinan vähentämiseksi. Mutta tämän vuoksi mikropiiriä ei voida käyttää kohinageneraattorin perustana, kuten tavanomaista zener-diodia.
Täydellisemmin mikropiirin ominaisuuksia hyödynnetään vastusten R1 ja R2 muodostamassa takaisinkytkentäpiirissä.
Tehoa kytkettäessä lähtöjännite nousee ja vakiintuu muutamassa mikrosekunnissa (siirtonopeus ei ole standardoitu). Ustab on asetettu jakaja, se voidaan laskea kaavalla Ustab=2,495*(1+R2/R1). Laskettaessa on pidettävä mielessä, että sisäinen vastus tällaisella sisällytyksellä kasvaa (1 + R2 / R1) kertaa.
Voit lisätä stabilisaattorin kantavuutta klassiseen tapaan kytkemällä päälle lisälaitteen bipolaarinen transistori.
Tärkeä! Transistori sisältyy välttämättä takaisinkytkentäpiiriin.
Tällainen sisällytys muuntaa piirin rinnakkaissäätimeksi, mikä vaatii tulojännitteen ylittävän lähtöjännitteen. Sen tehokkuus ei voi ylittää Uout/Uin-suhdetta. Tämä huonontaa stabilisaattorin parametreja, joten on parempi käyttää kenttätransistoria, sillä sen jännitehäviö on pienempi.
Tässä hyötysuhde on suurempi johtuen pienemmästä vaaditusta tulo- ja lähtöjännitteen erosta, mutta transistoriportille tarvitaan lisävirtalähde - sen jännitteen tulee ylittää Vin.
TL431:ssä voit koota virranvakaimen.
Transistorin kollektoripiirin virta on yhtä suuri kuin Istab \u003d Vref / R1.
Jos sama piiri sisältyy kahden terminaalin verkkoon, saadaan virranrajoitin.
Virta rajoitetaan arvoon Io=Vref/R1+Ika. Liitäntävastuksen arvo tulee valita ehdoista Rb=Uin(Io/hfe+Ika), missä hfe on transistorin vahvistus. Se voidaan mitata yleismittarilla, jossa on tämä toiminto.
Radioamatöörit käyttävät mikropiirejä epätyypillisissä sulkemissa. TL431:llä on taipumus itsekiihottumiseen, mikä on haitta. Mutta tämä mahdollistaa sen käytön jänniteohjattuina generaattoreina. Tätä varten ulostuloon asennetaan kondensaattori.
Mitkä ovat analogit
Mikropiirillä on suuri suosio ammattilaisten ja elektroniikan harrastajien maailmassa. Siksi monet valmistajat valmistavat sitä. Maailmankuulut yritykset Texas Instruments (kehittäjänä), Motorola, Fairchild Semiconductor ja muut valmistavat mikropiiriä alkuperäisellä nimellä. On mahdotonta puhua aiemmin julkaistusta TL430-stabilisaattorista, jonka Vref = 2,75 V ja maksimikäyttövirta on kasvanut puolitoista kertaa. Mutta tämä mikropiiri oli vähemmän kysytty, eikä se vastannut SMD-asennuksen aikakauden alkua.
Muut valmistajat valmistavat jännitteensäätimen muilla kirjain-indekseillä, mutta niiden nimissä on aina numerot 431 (muuten kuluttaja ei yksinkertaisesti kiinnitä huomiota tuntemattomaan mikropiiriin). Markkinoilla on:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
ja muut toiminnaltaan samanlaiset mikropiirit. Mutta vähän tunnettujen ja tuntemattomien valmistajien tuotteet eivät takaa parametrien noudattamista.
Siellä on kotimainen analogi - KR142EN19A, joka on valmistettu KT-26-paketissa (samanlainen kuin pienitehoinen transistori). Se on täysin samanlainen kuin alkuperäinen siru, mutta jotkut ominaisuudet ovat hieman erilaisia. Siten sisäinen vastus normalisoituu alle 0,5 ohmin sisällä.
Mainitsemisen arvoinen on SG6105 PWM -ohjain. Se sisältää kaksi sisäistä stabilointiainetta, jotka ovat täysin identtisiä TL431:n kanssa. Niissä on erilliset liittimet ja niitä voidaan käyttää referenssijännitelähteinä.
Kuinka tarkistaa TL431-sirun suorituskyky
Mikropiirillä on melko monimutkainen sisäinen rakenne, joten sitä ei voi tarkistaa yhdellä testaajalla. Joka tapauksessa sinun on kerättävä jonkinlainen järjestelmä. Jos on säädelty virtalähde, tarvitaan kolme vastusta ja LED.
Virtalähteen jännite ei saa olla yli 36 V. R1 valitaan siten, että maksimijännitteellä LEDin läpi kulkeva virta ei ylitä 10-15 mA. R1:n ja R3:n suhteen tulisi olla sellainen, että suurimmalla lähdejännitteellä yli 2,5 V putoaa R3:lle ja mieluiten yli 3. Kun lähtöjännite nousee 0 V:sta saavuttaakseen R3:n kynnyksen, LED vilkkuu, mikä tarkoittaa, että mikropiiri toimii. Et voi asentaa LEDiä, vaan mittaa vain jännite katodilla - sen pitäisi muuttua äkillisesti.
Jos säädeltyä lähdettä ei ole, mutta virtalähde on vakiojännitteellä, sinun on käytettävä potentiometriä R3:n sijaan. Kun moottori pyörii molempiin suuntiin, LED-valon pitäisi syttyä ja sammua.
Elektroniikkakomponenttimarkkinat tarjoavat erittäin laajan valikoiman integroituja jännitesäätimiä.Mutta soveltamisala on erittäin laaja, joten monen tyyppisillä mikropiireillä on markkinarako. Sisältää TL431:n.
Samanlaisia artikkeleita:
