TL431 datasheet, TL431 схема включения, цоколевка, аналог
Про светодиоды уже написал достаточно много, теперь читатели не знают как их правильно и питать, чтобы они не сгорели раньше положенного срока. Теперь продолжаю ускоренно пополнять раздел блоков питания, стабилизаторов напряжения и преобразователей тока.
В десятку популярных электронных компонентов входит регулируемый стабилизатор TL431 и его брат ШИМ контроллер TL494. В источниках питания он выступает в качестве «программируемого источника опорного напряжения, схема включения очень простая. В импульсных блоках питания на ТЛ431 бывает реализована обратная связь и опорное напряжение.
Ознакомитесь с характеристикам и даташитами других ИМС применяемых для питания LM317, TL431, LM358, LM494.
Содержание
- 1. Технические характеристики
- 2. Схемы включения TL431
- 3. Цоколёвка TL431
- 4. Datasheet на русском
- 5. Графики электрических характеристик
Технические характеристики
Вид корпусов ТЛ431
Широкое применение получила благодаря крутости своих технических характеристик и стабильностью параметров при разных температурах. Частично функционал похож на известную LM317, только она работает на малой силе тока и предназначена для регулировки. Все особенности и типовые схемы включения указаны в datasheet на русском языке. Аналог TL431 будет отечественная КР142ЕН19 и импортная К1156ЕР5, их параметры очень похожи. Других аналогов особо не встречал.
Основные характеристики:
- ток на выходе до 100мА;
- напряжение на выходе от 2,5 до 36V;
- мощность 0,2W;
- температурный диапазон TL431C от 0° до 70°;
- для TL431A от -40° до +85°;
- цена от 28руб за 1 штуку.
Подробные характеристики и режимы работы указаны в даташите на русском в конце этой страницы или можно скачать tl431-datasheet-russian.pdf
Пример использования на плате
Стабильность параметров зависит от температуры окружающей среды, она очень стабильная, шумов на выходе мало и напряжение плавает +/- 0,005В по даташиту. Кроме бытовой модификации TL431C от 0° до 70° выпускается вариант с более широким температурным диапазоном TL431A от -40° до 85°. Выбранный вариант зависит от назначения устройства. Аналоги имеют совершенно другие температурные параметры.
Проверить исправность микросхемы мультиметром нельзя, так как она состоит из 10 транзисторов. Для этого необходимо собрать тестовую схему включения, по которой можно определить степень исправности, не всегда элемент полностью выходит из строя, может просто подгореть.
Схемы включения TL431
Рабочие характеристики стабилизатора задаются двумя резисторами. Варианты использования данной микросхемы могут быть различные, но максимальное распространение она получила в блоках питания с регулируемым и фиксированным напряжением. Часто применяется в стабилизаторах тока в зарядных USB устройствах, промышленные блоки питания, принтеров и другой бытовой техники.
TL431 есть практически в любом блоке питания ATX от компьютера, позаимствовать можно из него. Силовые элементы с радиаторами, диодными мостами тоже там есть.
На данной микросхеме реализовано множество схем зарядных устройств для литиевых аккумуляторов. Выпускаются радиоконструкторы для самостоятельной сборки своими руками. Количество вариантов применение очень большое, хорошие схемы можно найти на зарубежных сайтах.
Цоколёвка TL431
Как показывает практика, цоколевка TL431 может быть разной, и зависит от производителя. На изображении показана распиновка из даташита Texas Instruments. Если вы её извлекаете из какой нибудь готовой платы, то цоколевку ножек можно увидеть по самой плате.
Datasheet на русском
..Многие радиолюбители не очень хорошо знают английский язык и технические термины. Я достаточно неплохой владею языком предполагаемого противника, но при разработке меня всё равно напрягает постоянное вспоминание перевода электрических терминов на русский. Перевод TL431 datasheet на русском сделал наш коллега, которого и благодарим.
Графики электрических характеристик
Микросхема TL431 (стабилитрон TL-431): параметры и характеристики микросхемы
Есть много известных, знаковых, новаторских и одновременно простых конструкций интегральных схем, которые превзошли ожидания своих создателей, стали популярными и даже как-то повлияли на развитие электроники. Одна из них – управляемый стабилитрон tl431. Сделанная в 1978 году микросхема tl431 до сих пор широко применяется во многих профессиональных и любительских проектах.
Внешний вид TL431
Эксплуатационные характеристики tl431
Чтобы составить представление о конструкции tl431, надо изучить datasheet устройства или описание микросхемы на русском языке, которое можно найти в сети.
Часто tl431-ая система представлена в виде компаратора или конкретного транзистора с опорным напряжением 2,5 В и напряжением насыщения около 2 В. Транзистор открывается в момент достижения напряжения между анодной (Anode) и входной (Reference) клеммой 2,5 В, ток начинает протекать от анода к катоду. Если напряжение ниже величины открытия, транзистор запирается. Интерпретация схемы тл в виде такого транзистора облегчает понимание ее работы.
Упрощенное представление tl431
Фактически, это интегральная схема с расширенной внутренней структурой, состоящей из нескольких транзисторов, резисторов и конденсаторов.
В «даташите» представлены различные параметры системы, главными рабочими характеристиками являются:
- Максимальное катодное напряжение – 36 В;
- Источник очень стабилен, имеет температурный дрейф обычно около 3-7 мВ;
- Входной ток (Ref) составляет 1-5 мкА;
- Минимальное значение катодного тока рекомендуется 1 мА, максимальное –100 мА.
Преимущества tl431:
- регулируемое напряжение;
- потребляет мало энергии;
- защищает аккумулятор от глубокой разрядки;
- может использоваться, как регулируемый Z-диод и как управляемый усилитель;
- обладает только тремя контактами;
- низкая стоимость.
Цоколевка микросхемы зависит от фирмы-изготовителя и может различаться. Если радиолюбители выпаивают tl431 из какой-либо платы, то распиновка будет на ней видна.
Цоколёвка tl431 с несколькими разновидностями исполнения представлена на рисунке.
Разновидности распиновки tl431
Схема включения
Для tl431 схема включения зависит от того, для каких целей предназначается устройство. Простейшее его применение – стабилизация напряжения заданной величины.
На вход tl431 подключается делитель напряжения, выполненный с помощью пары резисторов. С учетом технических данных микросхемы можно вычислить требуемые сопротивления.
Допустим, на выходе необходимо получить 5 В. Расчеты ведутся на основании формулы:
Vout = (1 + R1/R2) x Vref.
Полная формула записывается в виде:
Vout = (1 + R1/R2) x Vref + (Iref x R1), но вторую часть уравнения можно игнорировать, так как это очень маленькое значение, хотя все будет зависеть от используемой схемы.
- 5 В = (1 + R1/R2) х 2,5;
- R1/R2 = 1.
Так как соотношение сопротивлений равно 1, должны использоваться два резистора с одинаковым сопротивлением.
Второй пример для выходного напряжения 2,75 В:
- 2,75 В = (1 + R1/R2) х 2,5;
- R1/R2 = 0,1.
Например, если один резистор взят сопротивлением 1 кОм, то другой – должен быть 10 кОм.
Схема стабилизатора напряжения
В результате опорное напряжение сохраняется на уровне 2,5 В, останавливая свой выбор на различных сопротивлениях делителя, можно создать стабилизатор заданного значения напряжения.
Важно! В случае необходимости стабилизировать напряжение 2,5 В делитель не используется, а входной вывод tl431 соединяется с катодом.
Стабилизатор тока
Микросхема tl431 находит применение и как стабилизатор тока. Здесь для расчета сопротивления при желаемом токе применяется формула:
R2 = Vref/Io, где:
- R2 – сопротивление,
- Io – желаемый ток.
Так как напряжение Vref = 2,5 В, то R2 = 2,5/Io. При этом через сопротивление R2 выполняется обратная связь для сохранения уровня входного напряжения Vref.
Стабилизатор тока
Схемы с датчиками
Во многих схемах необходимо контролировать параметры при помощи различных датчиков (фоторезисторов, терморезисторов). Общая схема получается похожей, как для делителя, за исключением замены одного из сопротивлений. На его месте устанавливается, например, терморезистор, а катод tl431 подключается к катушке реле. Значение температуры устанавливается при помощи потенциометра. Когда температура превышает предел срабатывания, соотношение сопротивлений изменяется, напряжение на контакте управления tl431 превышает уровень открывания, ток пропускается на катушку реле, имеющую замыкающие контакты в цепи нагрузки.
Схема с термодатчиком
Зарядное устройство
Для зарядных устройств важно ограничивать параметры тока и напряжения заряда во избежание повреждения аккумуляторов. Такая схема легко может быть реализована с применением интегральной микросхемы tl431 и других элементов:
- Если выходное напряжение не достигло показателя 4,2 В, регулирование зарядного тока осуществляется посредством транзисторов и резисторов;
- По достижении значения 4,2 В выходное напряжение ЗУ контролируется tl431, не позволяя ему повышаться дальше.
Проверка микросхемы
Радиолюбители задаются вопросом, как проверить tl431 мультиметром? Простая прозвонка микросхемы невозможна, ведь она содержит много элементов. Но есть способ, как проверить работоспособность устройства, собрав специальную схему из резисторов, кнопки и самой ТЛ-схемы. Подключение мультиметра на выход схемы теперь поможет определить исправность tl431.
Схема проверки tl431
Если нажать на кнопку, тестер покажет выходное напряжение 2,5 В, при отпущенной кнопке – 5 В.
При создании устройства предполагалось, что все микросхемы данного типа от разных производителей будут иметь цифровые символы 431, а буквенные могут отличаться, например, az431, другой аналог – KIA431. Затем стали менять и цифры. Для tl431 аналог отечественный тоже существует. Это – КР142ЕН19.
Видео
Оцените статью:Varam kautko salodēt: Online calculator for electronics
Перевод дБ в разы, дБм в Вт
Расчёт для TL431
Быстрый подбора сопротивления из стандартного ряда
Подбор и опознание ШИМ контроллера по выводам
Упрощённый расчёт трансформатора
Расчёт частоты КР(КФ)1211еу1
Расчёт для LM317 / LM350 / LM338
Расчёт повышающего DC/DC преобразователя
Калькулятор для LM2576
Расчет дросселей на резисторах МЛТ
Расчёт параметров светодиодных лент для светильника
Расчёт габаритной мощности трансформатора
Расчёт сопротивления провода
Калькулятор для MC34063
Расчет катушек на кольцах Amidon
Расчет таймера 555
Определение резистора по цветным полоскам
Расчет резистора для светодиода
Расчет фильтра низких и высоких частот
Расчет параллельное соединение резисторов
Расчет делителя напряжения
Декодер цветовой маркировки резисторов
Расчет однослойной катушки
Расчет многослойной катушки
Катушка на ферритовом кольце
Расчет частоты LC контура
Расчет ёмкости LC контура
Расчет индуктивности LC контура
Расчет зарядного устройства с гасящим конденсатором
Расчёт частоты ir2153
Расчет частоты TL494
Расчет выпрямителя
Расчет гасящего конденсатора
Расcчитать импеданс.
Расcчитать частоту резонанса колебательного контура LC.
Расcчитать реактивную мощность и компенсацию.
Формула Ватт в Ампер
Сила тока в цепи
Расчет сечения кабеля
Расчёт сечения кабеля по мощности и току
Расчет веса кабеля
Расчёт потерь напряжения
Расчет электрической цепи
Расчёт резонансной частоты контура
Расчет делителя напряжения
Расчёт реактивного сопротивления
Расчет катушки индуктивности
Расчёт освещения
Расчет освещенности помещения
Перевод светового потока светодиода
Расчёт резистора для светодиода
Цветовая маркировка резисторов
Маркировка SMD резисторов
Расчет конденсатора для двигателя
Параллельное соединение резисторов
Расчет провода для плавких предохранителей
Расчёт заземления
Мощность вытяжки
Расчет мощности тепловой пушки
Сколько времени заряжать аккумулятор
Импенданс в последовательном соединении
Индуктивность прямого провода
Катушка индуктивности
Энергия в конденсаторе
Электрическая проводимость (Y)
Стабилизатор тока
Спиральная антенна
Сечение кабеля по мощности
Свойства катушки
Резонансная частота контура
Расчет сечения кабеля
Преобразование Ватт в Ампер
Последовательное соединение резисторов
Параллельные резисторы
Освещенность помещения
Мощность ТЭНа
Микроконтроллер 8051
Маркировка SMD-резисторов
Конденсаторы в параллельном соединении
Калькулятор 555 таймера
Индуктивность катушки с воздушным сердечником
Импенданс в параллельном соединении
Диаметр провода для плавких предохранителей
Время зарядки аккумулятора
Электрическая цепь
Ток в цепи
Стабилизатор напряжения LM317
Сила электромагнита
Сечение кабеля
Световой поток светодиода
Реактивное сопротивление
Расчёт освещения
Потери напряжения
Подбор сопротивлений для делителя
Параллельное соединение резисторов
Освещение в помещении
Маркировка резисторов с проволочными выводами
Конденсаторы в последовательном соединении
Заземление
Делитель напряжения
Вес кабеля
5.
6.
7.
8.
Способы организации обратной связи в источниках на базе микросхем POWER INTEGRATIONS
При проектировании импульсного источника питания, обязательной стадией проектирования является проектирование цепи обратной связи. Эта цепь будет во многом определять многие ключевые характеристики источника. Вот тогда то и возникает вопрос, какой вариант обратной связи использовать? Ситуация с проектированием обратной связи для источников питания на базе микросхем Power Integrations более простая. Для таких источников рекомендованы 4 типа цепей обратной связи, которые отличаются по сложности, цене и соответственно по выходным характеристикам источника.
Это такие схемы (по возрастающей выходных характеристик):
— Базовая цепь.
— Базовая-улучшенная цепь.
— Цепь с оптопарой/диодом Зенера.
— Цепь с оптопарой/TL431.
Производитель рекомендует использовать эти схемы в следующих случаях:
— Базовая/ базовая-улучшенная — для дешевизны схемы источника (при невысокой выходной мощности).
— Цепь с оптопарой/диодом Зенера — для варианта дешевой схемы и хороших выходных характеристик.
— Цепь с оптопарой/TL431 — для получения самых хороших выходных характеристик.
Изображения данных видов цепей обратной связи(для увеличения — кликните на рисунке):
1) Базовая цепь.
2) Базовая-улучшенная цепь.
3) Цепь с оптопарой/диодом Зенера.
4) Цепь с оптопарой/TL431.
Технические характеристики вариантов схем обратной связи для удобства сведены в таблицу. Основываясь на данных вашего технического задания вы можете выбрать вариант подходящий именно вам.
Таблица 1.
Цепь обратной связи | Vb (V) | Разброс параметров самой цепи | Нестабильность выходного напряжения по сети. | Итоговый разброс параметров | |
Базовая. | 5,8 | +/- 10% | +/- 5% | +/- 1,5% | +/- 16,5% |
Базовая-улучшенная. | 27,8 | +/- 5% | +/- 2,5% | +/- 1,5% | +/- 9% |
С оптопарой/диодом Зенера. | 12 | +/- 5% | +/- 1% | +/- 0,5% | +/- 6,5% |
С оптопарой/TL431. | 12 | +/- 1% | +/- 0,2% | +/- 0,2% | +/- 1,4% |
* — Изменение нагрузки в пределах 10% — 100%.
Основываясь на таблице 1 вы можете выбрать необходимое вам напряжение смещения Vb.
Кроме этого основываясь на данных таблицы 3 — вы можете выбрать подходящую вам оптопару.
P/N | Коэффициент передачи по току | Напряжение пробоя коллектор-эмиттер | Производитель |
| 4 pin DIP | |||
| PC123Y6 | 80-160 | 70V | Sharp |
| PC817X1 | 80-160 | 70V | Sharp |
| SFH615A-2 | 63-125 | 70V | Vishay,Isocom |
| SFH617A-2 | 63-125 | 70V | Vishay,Isocom |
| SFH618A-2 | 63-125 | 55V | Vishay,Isocom |
| ISP817A | 80-160 | 35V | Vishay,Isocom |
| LTV817A | 80-160 | 35V | Liteon |
| LTV816A | 80-160 | 80V | Liteon |
| LTV123A | 80-160 | 70V | Liteon |
| K1010A | 60-160 | 60V | Cosmo |
| 6 pin DIP | |||
| LTV702FB | 63-125 | 70V | Liteon |
| LTV703FB | 63-125 | 70V | Liteon |
| LTV713FA | 80-160 | 35V | Liteon |
| K2010 | 60-160 | 60V | Cosmo |
| PC702V2NSZX | 63-125 | 70V | Sharp |
| PC703V2NSZX | 63-125 | 70V | Sharp |
| PC713V1NSZX | 80-160 | 35V | Sharp |
| PC714V1NSZX | 80-160 | 35V | Sharp |
| MOC8102 | 73-117 | 30V | Vishay, Isocom |
| MOC8103 | 108-173 | 30V | Vishay, Isocom |
| MOC8105 | 63-133 | 30V | Vishay, Isocom |
| CNY17F-2 | 63-125 | 70V | Vishay, Isocom, Liteon |
В статье использовались материалы компании Power Integrations.
Перевел и дополнил инженер службы технической поддержки Макро-Групп Санкт-Петербург
Автор: Бандура Геннадий
Компания «Макро Групп»
Лабораторный блок питания на TL431
Всем привет, сегодня сделаем лабораторный блок питания в корпусе старого компьютерного блока питания формата ATX. Он не идеальный но имеет право жить!
Технические характеристики устройства следующие:
Стабилизированное регулируемое выходное напряжение 2.7-17В
Регулируемый выходной ток 0-3А(5А)
Мощность 50(80)Вт
Линейна схема
Инструменты и материалы:
-Неисправный блок питания ATX
-Конденсаторы 2шт 100нФ
-Конденсаторы 1шт 10мкФ
-Конденсаторы 2шт 2200мкФ
-Транзистор мощный n-p-n 3шт MJE13007
-Транзистор КТ817(кт815) BD139
-Резисторы разного номинала и мощности
-Вентилятор 12В
-Стабилитрон 12В
-Диоды 1N4007
-Вольтамперметр
-Микросхема TL431
-Транзистор 1шт 2N5551
-Переменный резистор 1шт 1К
-Переменный резистор 1шт 10К
-Предохранитель 2А
-Трансформатор ТН-7(ТН любой) или другой
-Диодный мост минимум на 6А
-Паяльник
-Припой
-Флюс
Схема:
Диоды D1 и D2 это 1N4007, C6 и C7 на 100нФ. Т1 и Т5,Т3 любой мощный n-p-n транзистор(13007).
R6 это шунт на 0.22Ом, Т2 это КТ817(КТ815, BD139). А T4 это 2N5551, Br1 это диодный мост на 6А и больше!
Р1 на 10К, Р2 на 1К.R2 на 240Ом 2Вт, R4 на 1КОм 1Вт и R8 10КОм 2Вт(5Вт).
D4 это стабилитрон на 12В, кулер 12В. R7 на 220Ом (Не 1КОМ), также Tr1 трансформатор ТН-7 или любой другой!
Создание
Разберём АТХ блок питания и забираем корпус и радиатор, кулер возможно, также диодный мост.
Ставим диодный мост и транзистор на термопасте!
Паяем на макетной плате конденсатор и радиатор с деталями. Сверлим отверстия для клеем, трансформатора и потенциометра.
Прикрутить трансформатор болтами в корпус, запаять до кабеля первичную обмотку через предохранитель.
Перед этим надо соединить обмотки для 220В и 12.6В.
Паяем схему и кулер.
Прикручиваем клеммы и потенциометр, закрываем крышку! Включаем в сеть.
Формулы и Расчеты
ля начала нужно определить сопротивление резистора. При максимальном входном напряжении 19В по закону Ома сопротивление рассчитывается следующим образом:
R= U/I = 19В / 0,08A = 240 Ом
Нужно рассчитать мощность резистора R1:
P=I^2*R = 0,08 А * 0,08 А * 240 Ом = 1,5 Вт
Я использовал резистор на 2 Вт
Рассчитывается рассеваемая мощность как разница между входным и выходным напряжением умноженная на ток коллектора:
P = (U выход -U вход)*I коллектора
Например, входное напряжение у нас 19 В, мы выставили выходное напряжение 12 В, а ток коллектора у нас 3 А
Р = (19В-2.7В) *3А = 48 Вт – вполне нормально для нашего транзистора.
Расчет КПД.
Р = 19В*3А=57Вт Вход
Р = 17.3В*1.7А=29Вт Выход
29Вт:57Вт=0.5*100=50% КПД
Спасибо всем!!
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.Проектирование цепи обратной связи по напряжению
Единственная функция контура обратной связи по напряжению — сохранение постоянного значения выходного напряжения. Осложнения возникают в таких областях как реакция на переменную нагрузку, точность выходного сигнала, несколько выходов и изолированные выходы. Все эти факторы могут стать «головной болью» для проектировщика, однако, если подходы к проектированию осознаны, то каждое из осложнений легко может быть удовлетворительно разрешено.
Сердцем контура обратной связи по напряжению является операционный усилитель с высоким коэффициентом усиления, называемый усилителем ошибки, который усиливает разницу между двумя напряжениями и создает напряжение рассогласования. В источниках питания одно из этих напряжений — это опорное напряжение, а второе соответствует уровню выходного напряжения. Выходное напряжение обычно делится до уровня опорного напряжения еще до того как подается на усилитель ошибки. Этим создается точка «нулевой ошибки» для усилителя ошибки. Если выход отклоняется от этого «идеального» значения, то напряжение рассогласования на выходе усилителя значительно изменяется. Это напряжение затем используется источником питания для организации коррекции длительности импульсов с целью приведения выходного напряжения обратно к его идеальному значению.
Основные аспекты проектирования, имеющие отношение к усилителю ошибки:
• он должен иметь высокий коэффициент усиления при постоянном токе, который обеспечивал бы хорошую стабилизацию выхода по нагрузке;
• он должен иметь хорошую реакцию на высокой частоте, что обеспечивает хорошую переходную характеристику при изменениях нагрузки.
Стабилизация выхода по нагрузке (output load regulation) определяет, насколько стабильным поддерживается выходное напряжение с изменением нагрузки отслеживаемого выхода. Продолжительность переходных процессов (transient response) определяет, насколько быстро выходное напряжение возвращается к его номинальному значению после отклика на изменение нагрузки. Эти вопросы относятся к области компенсации контура обратной связи, подробно освещенной в Приложении Б.
Примером элементарного приложения обратной связи по напряжению является неизолированный импульсный источник питания с одним выходом. Если пренебречь компенсацией усилителя ошибки, то конструкция окажется совсем простой. Исследуем ситуацию, при которой стабилизируется выход 5 В, а внутри схемы управления обеспечено опорное напряжение 2,5 В (рис. 3.43).
Рис. 3.43. Схема неизолированной обратной связи по напряжению
Для того чтобы начать процесс, следует решить, сколько считываемого тока должно быть получено через резистивный делитель выходного напряжения. Для получения разумных значений компенсации для усилителя ошибки в верхнем плече резистивного делителя следует использовать значения сопротивления в диапазоне 1,5-15 кОм. В качестве тока считывания резистивного делителя будем использовать ток силы 1 мА. В результате резистор в нижнем плече делителя (R\)\
Ri = 2,5 В / 0,001 А = 2,5 кОм
Точность выходного напряжения напрямую зависит от допустимого отклонения номиналов резисторов, использованных в делителе напряжения, и точности опорного напряжения. Для определения результирующей точности все допустимые отклонения складываются. То есть, если внутри делителя используются два резистора с допустимым отклонением 1%, а допустимое отклонение опорного напряжения составляет 2%, то в конечном выходном напряжении следует ожидать допустимого отклонения 4%. Некоторая дополнительная ошибка вводится входным напряжением смещения усилителя. Вклад этой ошибки равен значению напряжения смещения, деленного на коэффициент деления резисторного делителя. Так, если максимальное напряжение смещения усилителя в этом примере составляет 10 мВ, то можно ожидать отклонение выходного напряжения в 20 мВ (в зависимости от температуры это значение может дрейфовать).
В продолжение рассматриваемого примера проекта используем ближайшее значение сопротивления резистора с допустимым отклонением 1%— 2,49 кОм. Это дает следующий фактически считываемой ток:
Is = 2,5 В / 2,49 кОм = 1,004 мА
Верхний резистор (R2) в резисторном делителе будет иметь сопротивление R2 = (5,0 В – 2,5 В) / 1,004 мА = 2,49 кОм
На этом расчет завершен. Позже необходимо выполнить компенсацию вокруг усилителя, чтобы установить усиление постоянного тока и характеристики полосы пропускания.
Если у источника питания присутствует несколько выходов, то следует побеспокоиться об их перекрестной стабилизации. Обычно только один или несколько выходов могут опрашиваться усилителем напряжения рассогласования. В этом случае неопрашиваемые выходы могут стабилизироваться только внутренними способностями к перекрестной стабилизации трансформатора и/или выходных фильтров. Это может привести к проблемам, поскольку изменение нагрузки на опрашиваемых выходах приводит к значительному изменению состояния неопрашиваемых выходов. И наоборот, если нагрузка на неопрашиваемых выходах изменяется, это неадекватно воспринимается через связь в трансформаторе с опрашиваемыми выходами, чтобы получить хорошую стабилизацию.
Для того чтобы существенно улучшить перекрестную стабилизацию выходов, можно считывать более одного выходного напряжения. Это называется опросом нескольких выходов (multiple output sensing). Обычно непрактично опрашивать все выходы, да в этом и нет необходимости. Примером улучшенной перекрестной стабилизации может служить типичный обратноходовый преобразователь с выходами +5 В, +12 В и -12 В. Когда нагрузка на выходе +5 В изменяется от половины номинальной до полной, напряжение на выходе +12 В стремится к значению +13,5 В, а на выходе -12 В — к значению -14,5 В.
Это указывает на плохие внутренние способности трансформатора к перекрестной стабилизации, которые можно немного улучшить с помощью методик филярной намотки, рассмотренной в разделе 3.5.9. Если выходы +5 В и +12 В опрашиваются, а затем выход +5 В нагружается так, как описано выше, то напряжение на выходе +12 В стремится к значению +12,25 В, а на выходе -12 В— к значению -12,75 В.
Опрос нескольких выходов осуществляется путем использования двух резисторов в верхнем плече резисторного делителя считываемого напряжения. Верхние концы резисторов подключены к выходам с разным напряжением (рис. 3.44).
Рис. 3.44. Опрос нескольких выходов
Средняя точка резисторного делителя становится точкой суммирования тока, в которой часть общего считываемого тока получается из каждого из считываемых выходных напряжений. Выход большей мощности, а также обычно выход, который требует более тщательной стабилизации, требуют большей части считываемого тока. Выход с меньшей нагрузкой требует баланса считываемого тока. Процент считываемого тока с каждого выхода указывает на то, насколько хорошо он стабилизирован.
Еще раз вернемся к источнику питания с выходами +5 В, +12 В и -12 В. Поскольку нагрузки выходов +/-12В обычно обеспечивают мощность для операционных усилителей, сравнительно устойчивых к изменениям напряжения на их линиях Vcc и Vee, стабилизация их напряжения может быть хуже. Используем те же данные, что и в первом примере этого раздела: R\ = 2,49 кОм, считываемый ток — 1,004 мА.
На первом шаге определим разбиение тока. Чем меньше считываемый ток, полученный с конкретного выхода, тем хуже стабилизация этого выхода. Определим разбиение тока следующим образом: 70% для выхода +5 В и 30% для выхода +12 В. Тогда сопротивление R2:
R2 = (5,0 В – 2,5 В) / (0,7 ■ 1,004 мА) = 3557 Ом
R2 = 3,57 кОм (ближайшее значение)
Для резистора R3 на выходе +12 В:
Лз = (12 В – 2,5 В)/(0,3 ■ 1,004мА) = 31,5 кОм
При опросе нескольких выходов наблюдаются улучшения во всех комбинациях нагрузки.
Последним способом размещения обратной связи по напряжению является изолированная обратная связь. Такая связь используется, когда входное напряжение рассматривается как смертельно опасное для оператора оборудования (> 42,5 VDC). Существует два приемлемых метода электрической изоляции: оптическая (оптрон) и магнитная (трансформатор). В этом разделе рассматривается более распространенный метод изоляции, когда для изолирования смертельно опасных частей схемы от части оператора используется оптрон.
Коэффициент усиления по току Ст (7out//ul) оптрона дрейфует с изменением температуры, может немного уменьшаться со временем и обычно имеет большое допустимое отклонение от блока к блоку. Величина Сщ- — это усиление по току для оптрона, измеряемое в процентах. Для того чтобы компенсировать эти изменения в оптроне и устранить потребность в потенциометре, усилитель ошибки должен быть размещен на вторичной стороне (или входе) оптрона. Усилитель ошибки будет отслеживать отклонения на выходе, обусловленные дрейфом параметров оптрона, и соответствующим образом корректировать силу тока. Схема типичной изолированной цепи обратной связи показана на рис. 3.45.
UC3843P
Рис. 3.45. Пример цепи обратной связи по напряжению, изолированной с помощью оптрона
В качестве вторичного усилителя ошибки обычно выбирают TL431, который имеет опорное напряжение с компенсацией температурный воздействий и усилитель внутри корпуса с тремя выводами. Для точного функционирования ему требуется минимум 1,0 мА непрерывного тока, протекающего через его выходной контакт, а выходной сигнал будет затем добавлен к этому току смещения.
В данном примере усилитель ошибки в схеме управления (а именно UC3843AP) отключен в виду такого соединения своих выходов, при котором на выходе будет гарантировано получен высокий уровень сигнала. Конкретные значения сопротивлений R не столь важны — примем, скажем, по 10 кОм каждое. Через компенсационный контакт протекает ток 1 мА от внутреннего источника. На него также подано «высокое» напряжение +4,5 В для получения максимальных параметров выхода.
Цепь, которая устанавливает выходную длительность импульсов на компенсационном контакте, — это цепь суммирования тока. Резистор R\ гарантирует, что рабочий ток от усилителя TL431, связанного через оптрон, не нагружает внутренний нагрузочный источник тока 1 мА в схеме управления, и что на этом контакте достигается напряжение +4,5 В, когда требуется выходной импульс полной длительности. Этот наихудший минимальный ток при максимальных параметрах выхода равен:
Отсюда, значение Л,:
Принимаем Л, = 820 Ом (запас надежности).
Оптрон должен обеспечивать ток большей силы на компенсационный контакт, чтобы получить на нем минимальное выходное напряжение +0,3 В. Для этого ток, передаваемый от оптрона, должен быть равен:
Сопротивление резистора R2 теперь можно определить путем соложения максимальных падений напряжения светодиода оптрона и напряжения на выводах усилителя TL431:
Принимаем R2 = 200 Ом (запас надежности).
Резисторы, используемые для опроса выходного напряжения, — те же, что и в предыдущем примере применения перекрестного считывания. Для завершения этого раздела остается только выполнить компенсацию усилителя ошибки (см. Приложение Б). В данном случае должен предупредить проектировщика: допустимые отклонения параметров и температурный дрейф играют очень важную роль в проектировании изолированной обратной связи, и должны быть учтены в расчетах.) могут варьировать в диапазоне до 300%, что может потребовать добавить в схему потенциометр. Некоторые оптроны сортируются их производителями по более узкому диапазону значений Ctrr, но это бывает редко. Опорное напряжение также должно варьироваться с учетом компенсации температурных воздействий, как это обеспечивается в усилителе TL431.
Задача обеспечения точности выходного сигнала от блока к блоку обычно требует, чтобы отклонение опорного напряжение было сокращено до 2% или менее, а резисторы внутри резисторного делителя напряжения — до 1%. В таком случае точность выходных сигналов получается в виде суммы этих допустимых отклонений и любых погрешностей внутри обмотки трансформатора.
Может существовать множество различных вариантов цепи обратной связи по напряжению, здесь еж были продемонстрированы лишь наиболее простые и распространенные подходы.
Делитель напряжения: устройство, принцип работы, назначение
Часто при проектировании электронной схемы возникает необходимость получить точку с определенным уровнем сигнала. Например, создать опорную точку или смещение напряжения, запитать маломощный потребитель, понизив его уровень и ограничить ток. Именно в таких случаях нужно использовать делитель напряжения. Что это такое и как его рассчитать мы расскажем в этой статье.
Определение
Делителем напряжения называется прибор или устройство, которое понижает уровень выходного напряжения относительно входного, пропорционально коэффициенту передачи (он будет всегда ниже нуля). Такое название он получил, потому что представляет собой два и более последовательно соединенных участка цепи.
Они бывают линейными и нелинейными. При этом первые представляют собой активное или реактивное сопротивление, в которых коэффициент передачи определяется соотношением из закона Ома. К ярко выраженным нелинейным делителям относят параметрические стабилизаторы напряжения. Давайте разберемся как устроен это прибор и зачем он нужен.
Виды и принцип действия
Сразу стоит отметить, что принцип работы делителя напряжения в общем одинаков, но зависит от элементов, из которых он состоит. Различают три основных вида линейных схем:
- резистивные;
- емкостные;
- индуктивные.
Наиболее распространен делитель на резисторах, из-за своей простоты и легкости расчетов. На его примере и рассмотрим основные сведения об этом устройстве.
У любого делителя напряжения есть Uвходное и Uвыходное, если он состоит из двух резисторов, если резисторов три, то выходных напряжений будет два, и так далее. Можно сделать любое количество ступеней деления.
Uвходное равно напряжению питания, Uвыходное зависит от соотношения резисторов в плечах делителя. Если рассматривать схему на двух резисторах, то верхним, или как его еще называют, гасящим плечом будет R1. Нижним или выходным плечом будет R2.
Допустим у нас Uпитания 10В, сопротивление R1 – 85 Ом, а сопротивление R2 – 15 Ом. Нужно рассчитать Uвыходное.
Тогда:
U=I*R
Так как они соединены последовательно, то:
U1=I*R1
U2=I*R2
Тогда если сложить выражения:
U1+U2=I(R1+R2)
Если выразить отсюда ток, получится:
Подставив предыдущее выражение, имеем следующую формулу:
Посчитаем для нашего примера:
Делитель напряжения может быть выполнен и на реактивных сопротивлениях:
Тогда расчеты будут аналогичны, но сопротивления рассчитывают по нижеприведенным формулам.
Для конденсаторов:
Для индуктивности:
Особенностью и различием этих видов делителей является то, что резистивный делитель может использоваться в цепях переменного и в цепях постоянного тока, а емкостной и индуктивный только в цепях переменного тока, потому что только тогда будет работать их реактивное сопротивление.
Интересно! В некоторых случаях емкостной делитель будет работать в цепях постоянного тока, хорошим примером является использование такого решения во входной цепи компьютерных блоков питания.
Использование реактивного сопротивления обусловлено тем, что при их работе не выделяется такого количества тепла, как при использовании в конструкциях активных сопротивлений (резисторов)
Примеры использования в схеме
Есть масса схем, где используются делители напряжения. Поэтому мы приведем сразу несколько примеров.
Допустим мы проектируем усилительный каскад, на транзисторе, который работает в классе А. Исходя из его принципа действия, нам нужно задать на базе транзистора такое напряжение смещения (U1), чтобы его рабочая точка была на линейном отрезке ВАХ, при этом чтобы ток через транзистор не был чрезмерным. Допустим нам нужно обеспечить ток базы в 0,1 мА при U1 в 0,6 Вольта.
Тогда нам нужно рассчитать сопротивления в плечах делителя, а это обратный расчет относительно того, что мы привели выше. В первую очередь находят ток через делитель. Чтобы ток нагрузки не сильно влиял на напряжения на его плечах, зададим ток через делитель на порядок выше тока нагрузки в нашем случае 1 мА. Uпитания пусть будет 12 Вольт.
Тогда общее сопротивление делителя равняется:
Rд=Uпитания/I=12/0.001=12000 Ом
R2/R=U2/U
Или:
R2/(R1+R2)=U2/Uпитания
10/20=3/6
20*3/6=60/6/10
R2=(R1+R2)*U1/Uпитания=12000*0.6/12=600
R1=12000-600=11400
Проверим расчеты:
U2=U*R2/(R1+R2)=12*600/12000=7200/12000=0,6 Вольт.
Соответственное верхнее плече погасит
U2=U*R2/(R1+R2)=12*11400/12000=136800/12000=11,4 Вольт.
Но это еще не весь расчет. Для полного расчета делителя нужно определить и мощность резисторов, чтобы они не сгорели. При токе 1 мА на R1 выделится мощность:
P1=11,4*0,001=0,0114 Ватт
А на R2:
P2=0,6*0,001=0,000006 Ватт
Здесь она ничтожно мала, но представьте какой мощности нужны были бы резисторы, если бы ток делителя составлял 100 мА или 1 А?
Для первого случая:
P1=11,4*0,1=1,14 Ватт
P2=0,6*0,1=0,06 Ватт
Для второго случая:
P1=11,4*1=11,4 Ватт
P2=0,6*1=0,6 Ватт
Что уже немалые для электроники цифры, в том числе и для использования в усилителях. Это не эффективно, поэтому в настоящее время используют импульсные схемы, хотя и линейные продолжают использоваться либо в любительских конструкциях, либо в специфичном оборудовании с особыми требованиями.
Второй пример – это делитель для формирования Uопорного для регулируемого стабилитрона TL431. Они применяются в большинстве недорогих блоков питания и зарядных устройств для мобильных телефонов. Схема подключения и расчетные формулы вы видите ниже. С помощью двух резисторов здесь создается точка с Uопорным в 2.5 вольта.
Еще один пример – это подключение всевозможных датчиков к микроконтроллерам. Рассмотрим несколько схем подключения датчиков к аналоговому входу популярного микроконтроллера AVR, на примере семейства плат Arduino.
В измерительных приборах есть разные пределы измерения. Такая функция реализуется также с помощью группы резисторов.
Но на этом область применения делителей напряжения не заканчивается. Именно таким образом гасятся лишние вольты при ограничении тока через светодиод, также распределяется напряжение на лампочках в гирлянде, и также вы можете запитать маломощную нагрузку.
Нелинейные делители
Мы упомянули, что к нелинейным делителям относится параметрический стабилизатор. В простейшем виде он состоит из резистора и стабилитрона. У стабилитрона условное обозначение на схеме похоже на обычный полупроводниковый диод. Разница лишь в наличии дополнительной черты на катоде.
Расчет происходит, отталкиваясь от Uстабилизации стабилитрона. Тогда если у нас есть стабилитрон на 3.3 вольта, а Uпитания равно 10 вольт, то ток стабилизации берут из даташита на стабилитрон. Например, пусть он будет равен 20 мА (0.02 А), а ток нагрузки 10 мА (0.01 А).
Тогда:
R=12-3,3/0,02+0,01=8,7/0,03=290 Ом
Разберемся как работает такой стабилизатор. Стабилитрон включается в цепь в обратном включении, то есть если Uвыходное ниже Uстабилизации – ток через него не протекает. Когда Uпитания повышается до Uстабилизации, происходит лавинный или туннельный пробой PN-перехода и через него начинает протекать ток, который называется током стабилизации. Он ограничен резистором R1, на котором гасится разница между Uвходным и Uстабилизации. При превышении максимального тока стабилизации происходит тепловой пробой и стабилитрон сгорает.
Кстати иногда можно реализовать стабилизатор на диодах. Напряжение стабилизации тогда будет равно прямому падению диодов или сумме падений цепи диодов. Ток задаете подходящий под номинал диодов и под нужды вашей схемы. Тем не менее такое решение используется крайне редко. Но такое устройство на диодах лучше назвать ограничителем, а не стабилизатором. И вариант такой же схемы для цепей переменного тока. Так вы ограничите амплитуду переменного сигнала на уровне прямого падения – 0,7В.
Вот мы и разобрались что это такое делитель напряжения и для чего он нужен. Примеров, где применяется любой из вариантов рассмотренных схем можно привести еще больше, даже потенциометр в сущности является делителем с плавной регулировкой коэффициента передачи, и часто используется в паре с постоянным резистором. В любом случае принцип действия, подбора и расчетов элементов остается неизменным.
Напоследок рекомендуем посмотреть видео, на котором более подробно рассматривается, как работает данный элемент и из чего состоит:
Материалы по теме:
Код 404 страница не найдена. К сожалению, страница отсутствует или перемещена.Ниже приведены основные подразделы этого сайта.
»Главная
» Электронное письмо
»Пожертвовать
» Преступление
»Электроника для хобби »Архив 1
»Архив 2
»Архив 3
»Архив 4
»Архив 5 Веб-сайт Авторские права Льюис Лофлин, Все права защищены. |
Код 404 страница не найдена. К сожалению, страница отсутствует или перемещена.Ниже приведены основные подразделы этого сайта.
»Главная
» Электронное письмо
»Пожертвовать
» Преступление
»Электроника для хобби »Архив 1
»Архив 2
»Архив 3
»Архив 4
»Архив 5 Веб-сайт Авторские права Льюис Лофлин, Все права защищены. |
TL431 — Ссылки с программируемой точностью
% PDF-1.4 % 1 0 объект > эндобдж 6 0 obj / Заголовок (TL431 — Ссылки с программируемой точностью) >> эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > поток application / pdf
зарядка аккумулятора — как рассчитать значение гистерезисного резистора TL431
Я создаю небольшую плату контроллера робота на базе ESP32. Частично в качестве самообучения (механик-инженер, самоучка по электричеству, но это для хобби: P), а частично потому, что для этого требуется довольно индивидуальный набор выходных сигналов двигателя, сервопривода и ESC.
Для управления питанием я буду использовать липо аккумулятор 2S. Назначение схемы ниже — предоставить физический метод включения / выключения питания (SW1), обеспечить схему отключения низкого заряда батареи (с использованием TL431 и Q1) и обеспечить питание 5 В для сервоприводов и контроллера.
Мои основные вопросы касаются цепи отключения по низкому напряжению, но остальное я включил для контекста и на случай, если вы захотите сообщить мне, что я тоже сделал что-то не так!
Итак, для схемы отключения батареи я выполнил расчеты делителя напряжения таким образом, что при напряжении отключения (7.4 В для 2-секундного липо — это нижний предел безопасного разряда, основанный на моих исследованиях) опорное напряжение, входящее в TL431, составляет 2,5 В в соответствии с его внутренним опорным напряжением. Я смоделировал это в схемотехнической лаборатории, и, похоже, он работает хорошо. Моя проблема в том, что в реальном мире будут некоторые проблемы с истерикой вокруг значения 7,4 В — я обнаружил, что вы можете добавить резистор обратной связи (R4) вокруг TL431, но я не могу найти объяснение с инструкциями. о том, как рассчитать это значение, чтобы у меня был нижний предел отсечки 7.3 и более высокий предел отсечки 7,4, создающий эффективную полосу для предотвращения переключения схемы из-за некоторого шума или незначительных колебаний напряжения батареи.
edit 1 — первая попытка повторного рисования схемы TL431 для облегчения чтения. немного смущает V + и Vout на диаграмме, представленной в комментариях. В моей голове сторона Vout должна исходить от батареи, чтобы делитель напряжения всегда предоставлял ссылку на TL431, но нотация Vout для меня звучит так, как будто это должно быть напряжение на выходе из IC? Также я заменил его на транзистор типа P, как показано на схеме — думаете, что в исходной схеме использовались резистор типа N и подтягивающий резистор для уменьшения утечки тока?
Edit 2 — Послушал совет и вместо копирования схемы я попытался перерисовать свою оригинальную.добавил несколько примечаний, чтобы показать мое понимание того, что делает каждый бит. Я немного сбит с толку, как работает резистор обратной связи R8 и не позволяет просто уменьшить поток через схему? Я предполагаю, что сверхвысокое значение сопротивления (я просто использовал то, что было в примере, который я нашел в Интернете — здесь) вызывает большое падение напряжения.
Редактировать 3 — Привет всем — я думаю, что сегодня утром у меня голова кружилась. вот расчеты, которые я сделал, чтобы установить номиналы резисторов!
Шунтирующий регулятор TL431: распиновка, техническое описание, схемы [видео]
TL431 — шунтирующий регулятор. В этом блоге рассказывается о распиновке регулятора TL431, техническом описании, эквиваленте, функциях и другой информации о том, как использовать и где использовать это устройство.
В этом видео представлены схемы источника питания шунтирующего регулятора TL431
Каталог
Распиновка TL431
TL431 Параметры
Начальная точность (макс.) (%) | 0,5, 1, 2 |
Iout / Iz (макс.) (МА) | 100 |
Iz для регулирования (мин) (мкА) | 400 |
Диапазон рабочих температур (C) | от -40 до 85, от -40 до 125, от 0 до 70 |
Рейтинг | Каталог |
Опорное напряжение | регулируемый |
Температурный коэффициент (макс.) (Ppm / градус C) | 92 |
ВО (В) | 2.495 |
Регулировка VO (макс.) (В) | 36 |
Регулировка VO (мин.) (В) | 2.495 |
Цепь TL431
- Прецизионный сильноточный регулятор серии
- Управление выходом трехконтактного фиксированного регулятора
- Сильноточный шунтирующий регулятор
TL431 Характеристики
- Программируемый стабилитрон
- Выходное напряжение: 2.От 5 В до 36 В
- Выходной ток: от 1 мА до 100 мА (ток стока)
- Допуск выходного напряжения: ± 4%
- Выходное сопротивление: 0,22 Ом
- Доступен в корпусе To-92 (3-контактный) и PDIP, SOIC (8-контактный)
Приложение TL431
- Режим переключения Источники питания
- Изолированные цепи питания
- Компараторы напряжения
- Цепи регулирования тока
TL431 Пакет
TL431 Advantage
Калькулятор TL431
Устройство TL431 представляет собой трехконтактный регулируемый шунтирующий регулятор с заданной термической стабильностью в применимых автомобильных, коммерческих и военных диапазонах температур.Для выходного напряжения можно установить любое значение от Vref (приблизительно 2,5 В) до 36 В с помощью двух внешних резисторов. Устройство имеет типичное выходное сопротивление 0,2 Ом. Схема активного выхода обеспечивает очень резкую характеристику включения, что делает эти устройства отличной заменой стабилитронам во многих приложениях, таких как встроенное регулирование, регулируемые источники питания и импульсные источники питания. TL431 предлагается в трех вариантах с начальными допусками (при 25 ° C) 0,5%, 1% и 2% для классов B, A и стандартного соответственно.Кроме того, низкий дрейф выходного сигнала в зависимости от температуры обеспечивает хорошую стабильность во всем температурном диапазоне.
Функциональная блок-схема TL431
Vref — это внутренний источник опорного напряжения 2,5 В, подключенный к обратному входу операционного усилителя. Из характеристик операционного усилителя видно, что только когда напряжение на выводе REF (вывод того же направления) выше, чем Vref (2,5 В), ток будет течь в транзисторе. Когда неинвертирующее входное напряжение меньше 2.5 В, триод находится в отключенном состоянии (в идеальном состоянии), и ток через триод изменится с 1 мА до 100 мА при небольшом изменении напряжения на клеммах REF.
Конечно, эта диаграмма ни в коем случае не является реальной внутренней структурой TL431 , но ее можно использовать для анализа и понимания схемы.
TL431 Документы
TL431 Производитель
Texas Instruments Inc.(TI) — американская технологическая компания, которая разрабатывает и производит полупроводники и различные интегральные схемы, которые она продает разработчикам и производителям электроники по всему миру. Штаб-квартира находится в Далласе, штат Техас, США. TI входит в десятку ведущих мировых производителей полупроводников по объему продаж. Texas Instruments специализируется на разработке аналоговых микросхем и встроенных процессоров, на которые приходится более 80% их доходов. TI также производит технологию цифровой обработки света (DLP) TI и продукты образовательной техники, включая калькуляторы, микроконтроллеры и многоядерные процессоры.На сегодняшний день у TI более 43 000 патентов по всему миру.
Лист данных на компоненты
TL431 Лист данных
FAQ
TL431 является «программируемым прецизионным эталоном» и обычно используется в импульсных источниках питания, где он обеспечивает обратную связь, указывающую, является ли выходное напряжение слишком высоким или слишком низким. Благодаря использованию специальной схемы, называемой запрещенной зоной, TL431 обеспечивает стабильное опорное напряжение в широком диапазоне температур. |
TL431 — это диод-стабилизатор , выходное напряжение которого можно программировать, изменяя номиналы подключенных к нему резисторов. Он действует почти как стабилитрон, за исключением того, что номинальное напряжение этой ИС является программируемым. Обычно он используется для обеспечения отрицательного или положительного опорного напряжения. |
Шунтирующий регулятор или шунтирующий регулятор напряжения — это форма регулятора напряжения, в которой регулирующий элемент шунтирует ток на землю.Шунтирующий регулятор работает, поддерживая постоянное напряжение на своих выводах, и он принимает избыточный ток для поддержания напряжения на нагрузке. |
Как работает шунтирующий регулятор TL431, техническое описание, приложение
В этом посте мы узнаем, как микросхема шунтирующего регулятора обычно работает в схемах SMPS. Мы возьмем пример популярного устройства TL431 и попытаемся понять его использование в электронных схемах с помощью нескольких замечаний по его применению.
Электрические характеристики
Технически устройство TL431 называется программируемым шунтирующим стабилизатором, простым языком его можно понимать как регулируемый стабилитрон.
Давайте узнаем больше о его технических характеристиках и примечаниях к применению.
TL431 обладает следующими основными характеристиками:
- Настраиваемое или программируемое выходное напряжение от 2,5 В (минимальное опорное напряжение) до 36 В.
- Выходное сопротивление низкое динамическое, около 0,2 Ом.
- Допустимая нагрузка по току приемника до 100 мА
- В отличие от обычных стабилитронов, уровень шума незначителен.
- Молниеносная реакция на переключение.
Как работает IC TL431?
TL431 представляет собой трехконтактный транзистор, подобный (например, BC547) регулируемому или программируемому стабилизатору напряжения.
Выходное напряжение можно измерить, используя всего два резистора на указанных выводах устройства.
На схеме ниже показана внутренняя блок-схема устройства, а также обозначения контактов.
На следующей схеме показаны выводы реального устройства. Давайте посмотрим, как это устройство можно сконфигурировать в практических схемах.
Примеры схем с использованием TL431
Схема ниже показывает, как указанное выше устройство TL431 можно использовать в качестве типичного шунтирующего регулятора.
На приведенном выше рисунке показано, как с помощью пары резисторов TL431 можно подключить как шунтирующий стабилизатор для генерации выходных сигналов от 2,5 до 36 В. R1 — переменный резистор, который используется для регулировки выходного напряжения.
Последовательный резистор на положительном входе питания можно рассчитать по закону Ома:
R = Vi / I = Vi / 0,1
Здесь Vi — вход питания, который должен быть ниже 35 В. 0,1 или 100 мА — это Максимальный шунтирующий ток, указанный в спецификации ИС, а R — резистор в Ом.
Расчет резисторов шунтирующего регулятора
Следующая формула подходит для получения значений различных компонентов, используемых для фиксации напряжения шунта.
Vo = (1 + R1 / R2) Vref
В случае, если 78XX необходимо использовать вместе с устройством, можно использовать следующую схему:
Земля катода TL431 соединена с контактом заземления 78XX.Выход из 78XX IC связан с цепью делителя потенциала, который определяет выходное напряжение.
Детали можно идентифицировать по формуле, показанной на схеме.
Вышеуказанные конфигурации ограничены максимальным током на выходе 100 мА. Для увеличения тока можно использовать транзисторный буфер, как показано на следующей схеме.
На приведенной выше схеме расположение большинства деталей аналогично конструкции первого шунтирующего регулятора, за исключением того, что здесь катод снабжен положительным резистором, а точка также становится базовым триггером подключенного буферного транзистора.
Выходной ток будет зависеть от величины тока, который транзистор может потреблять.
На приведенной выше диаграмме мы видим два резистора, значения которых не указаны, один последовательно с входной линией питания, другой — на базе транзистора PNP.
Резистор на входе ограничивает максимально допустимый ток, который может быть поглощен или шунтирован транзистором PNP. Это можно рассчитать так же, как обсуждалось ранее для первой схемы регулятора TL431.Этот резистор защищает транзистор от сгорания из-за короткого замыкания на выходе.
Резистор на базе транзистора не критичен и может произвольно выбирать любое значение от 1 кОм до 4 кОм.
Области применения ИС TL431
Хотя вышеуказанные конфигурации могут использоваться в любом месте, где может потребоваться точная установка напряжения и эталоны, в настоящее время они широко используются в схемах SMPS для генерации точного опорного напряжения для подключенного оптопара, который в Turn побуждает входной МОП-транзистор SMPS отрегулировать выходное напряжение точно до желаемых уровней.
Для получения дополнительной информации перейдите на https://www.fairchildsemi.com/ds/TL/TL431A.pdf
Простые регуляторы напряжения, часть 1: шум
Простые регуляторы напряжения
Часть 1.3: Тесты и графики
[Итальянская версия]Шунтирующий регулятор TL431
TL431 — это трехконтактный шунтирующий регулятор, которому некоторые в сообществе DIY приписывают почти магические свойства. И все же в аудиоиндустрии он почти не используется. Это компонент с разумными характеристиками до 100 кГц, и если он используется в режиме с единичным усилением: это означает, что существует прямая ВЧ обратная связь от шины напряжения к опорному входу, что на приведенной выше схеме разрешено конденсатором C3.Осмелитесь опустить C3 и полосу пропускания регулятора и соответственно пострадают импеданс. Шунты труднее применить, и почти всегда невозможно быстро заменить последовательные регуляторы в коммерческом оборудовании. Кроме того, расчет падающего резистора R16 может вызвать затруднения, если вы не знаете полный ток нагрузки, и обратите внимание, что 431 чрезвычайно нестабилен при отсутствии выходного конденсатора C5. С другой стороны, при замене капельницы R16 на активный источник тока можно добиться огромного снижения пульсаций или изоляции.
Выше показан спектр шума для случая с коэффициентом усиления пять, то есть без C3 и с конденсатором 220 мкФ на выходе. Шум немного ниже, чем у LM317, но, что, возможно, более важно, он равномерно распределяется по всей полосе измерения.
Добавление конденсатора C3 на 22 мкФ затем снижает усиление по переменному току до единицы, что приводит к приведенному выше спектру шума. Уровень шума теперь примерно на 12 дБ ниже, что примерно соответствует разнице в усилении между обеими схемами.
Некоторые люди предпочитают звучание TL431, работающего с неединичным усилением, т.е.е. с удаленным конденсатором C3. Как уже говорилось, это ухудшает ряд технических характеристик схемы. Разумным компромиссом, по-видимому, является приведенная выше схема, где добавлен один резистор R24, который поддерживает схему с коэффициентом усиления 2 для ВЧ и 5 для постоянного тока. Никаких измерений не проводилось, но можно ожидать, что уровень шума будет на 6 дБ выше, чем в случае с полным обходом.
Другой интересный вариант — вышеупомянутый, где 431 используется как усилитель с шунтирующим управлением, управляющий эмиттерным повторителем. Выходное сопротивление может быть намного ниже, чем у одиночного TL431.Никаких измерений шума не проводилось (пока), но я ожидаю, что они не будут существенно отличаться от приведенных выше.
Стабилитрон + повторитель эмиттера
Речь идет о простейшем серийном регуляторе на дискретных элементах, который только можно вообразить. Не обращайте внимания на R13 (он снижает рассеиваемую мощность и может быть частью входного RC-фильтра для улучшенного подавления пульсаций). Сердечник — стабилитрон D1, служащий опорным напряжением. Поскольку обычные стабилитроны являются шумными, требуется некоторая фильтрация, но стабилитроны имеют довольно низкий импеданс, поэтому D1 подключается последовательно с R14: это снижает стабильность постоянного тока, с которой мы можем жить, и значительно снижает шум.Q4 — это выход схемы: биполярный транзистор, работающий как эмиттерный повторитель.
