описание и проверка элемента мультиметром

by Realist

Измерения и расчёт

Выпуск интегральной микросхемы начался с далекого 1978 года и продолжается по сегодняшний день. Микросхема дает возможность изготовить различные виды сигнализации и зарядные устройства для повседневного применения. Микросхема tl431 нашла широкое применение в бытовых приборах: мониторах, магнитофонах, планшетах. TL431 — это своего рода программируемый стабилизатор напряжения.

Содержание статьи

Схема включения и принцип работы

Принцип работы довольно прост. В стабилизаторе есть постоянная величина опорного напряжения, и если подаваемое напряжение меньше этого номинала, то транзистор будет закрыт и не допустит прохождение тока. Это отчетливо можно наблюдать на следующей схеме.

Если же эту величину превысить, регулируемый стабилитрон откроет P-N переход транзистора, и ток потечет дальше к диоду, от плюса к минусу. Выходное напряжение будет постоянным. Соответственно, если ток упадет ниже величины опорного напряжения, управляемый операционный усилитель закроется.

Цоколевка и технические параметры

Операционный усилитель выпускается в разных корпусах. Изначально это был корпус ТО-92, но со временем его сменил более новый вариант SOT-23. Ниже изображена распиновка и виды корпусов начиная с самого «древнего» и заканчивая обновлённой версией.

На рисунке можно наблюдать, что у tl431 цоколевка изменяется в зависимости от типа корпуса. У tl431 имеются отечественные аналоги КР142ЕН19А, КР142ЕН19А. Существуют и зарубежные аналоги tl431: KA431AZ, KIA431, LM431BCM, AS431, 3s1265r, которые ничем не уступают отечественному варианту.

Характеристика TL431

Этот операционный усилитель работает с напряжением от 2,5 до 36В. Ток работы усилителя колеблется от 1А до 100 мА, но есть один важный нюанс: если требуется стабильность в работе стабилизатора, то сила тока не должна опускаться ниже 5 мА на входе. У тл431 имеется величина опорного напряжения,

которая определяется по 6-й букве в маркировке:

• Если буквы нет, то точность равняется — 2%.
• Буква А в маркировке свидетельствует о — 1% точности.
• Буква В говорит о — 0,5% точности.

Более развернутая техническая характеристика изображена на рис.4

В описании tl431A можно увидеть, что величина тока довольна мала и составляет заявленные 100мА, а величина мощности, которую рассеивают эти корпуса, не превышает сотен милливатт. Этого мало. Если предстоит работать с более серьезными токами, то будет правильнее воспользоваться мощными транзисторами с улучшенными параметрами.

Проверка стабилизатора

Сразу возникает уместный вопрос о том, как проверить tl431 мультиметром. Как показывает практика, одним мультиметром проверить не получится. Для проверки tl431 мультиметром следует собрать схему. Для этого понадобятся: три резистора (один из них подстроечный), светодиод или лампочка, источник постоянного тока 5В.

Резистор R3 необходимо подобрать таким образом, чтобы он ограничил ток до 20мА в цепи питания. Его номинал составляет примерно 100Ом. Резисторы R2 и R3 выполняют роль балансира. Как только напряжение будет 2,5 В на управляющем электроде, то переход светодиода откроется, и напряжение пойдет через него. Эта схема хороша тем, что светодиод выполняет роль индикатора.

Источник постоянного тока — 5В является фиксированным, а управлять микросхемой tl431 можно с помощью переменного резистора R2. Когда питание на микросхему не подается, то диод не горит. После того как сопротивление изменяется при помощи подстроечного резистора, светодиод загорается. После этого мультиметр нужно включить в режим измерения постоянного тока и замерить напряжение на управляющем выводе, которое должно составлять 2,5. Если напряжение присутствует и светодиод горит, то элемент можно считать рабочим.

Стабилизатор тока на tl431

На базе операционного усилителя тока tl431 можно создать простой стабилизатор.

Для создания нужной величины U этого понадобятся три резистора. Необходимо высчитать номинал запрограммированного напряжения стабилизатора. Расчет можно произвести при помощи формулы: Uвых=Vref( 1 + R1/R2 ). Согласно формуле U на выходе зависит от величины R1 и R2. Чем больше сопротивление R1 и R2, тем ниже напряжение выходного каскада. Получив номинал R2, величину R1 можно высчитать следующим образом: R1=R2( Uвых/Vref – 1 ). Регулируемый стабилизатор возможно включить тремя способами.

Необходимо учесть немаловажный нюанс: сопротивление R3 можно рассчитать по той формуле, по которой рассчитывался номинал R2 и R2. В выходной каскад не стоит устанавливать полярный или неполярный электролит, во избежание помех на выходе.

ЗУ для мобильного телефона

Стабилизатор можно применить как своеобразный ограничитель тока. Это свойство будет полезным в устройствах для зарядки мобильного телефона.

Если напряжение в выходном каскаде не достигнет 4,2 В, происходит ограничение тока в цепях питания. После достижения заявленных 4,2 В стабилизатор уменьшает величину напряжения — следовательно, падает и величина тока. За ограничение величины тока в схеме отвечают элементы схемы VT1 VT2 и R1-R3. Сопротивление R1 шунтирует VT1. После превышения показателя в 0,6 В элемент VT1 открывается и постепенно ограничивает подачу напряжения на биполярный транзистор VT2.

На базе транзистора VT3 резко уменьшается величина тока. Происходит постепенное закрытие переходов. Напряжение падает, что приводит к падению силы тока. Как только U подходит к отметке 4,2 В, стабилизатор tl431 начинает уменьшать его величину в выходных каскадах устройства, и заряд прекращается.

Для изготовления устройства необходимо использовать следующий набор элементов:

• DA1 – TL431K — если нет в наличии этого элемента, то его можно заменить на tl4311, tl783ckc ;
• R1 – 2,2 Ом;
• R2 – 470 Ом;
• R3 – 100 кОм;
• R4 – 15 кОм;
• R5 – 22 кОм;
• R6 – 680 Ом;
• VT1, VT2 – BC857B;
• VT3 – az431 или az339p ;
• VT4 – BSS138.

Необходимо обратить особое внимание на транзистор az431. Для равномерного уменьшения напряжения в выходных каскадах желательно поставить транзистор именно az431, datasheet биполярного транзистора можно наблюдать в таблице.

Именно этот транзистор плавно уменьшает напряжение и силу тока. Вольт-амперные характеристики этого элемента хорошо подходят для решения поставленной задачи.

Операционный усилитель TL431 является многофункциональным элементом и дает возможность конструировать различные устройства: зарядные для мобильных телефонов, системы сигнализации и многое другое. Как показывает практика, операционный усилитель обладает хорошими характеристиками и не уступает зарубежным аналогам.

Статьи » Старинная, винтажная аудио-видео техники

Статьи » Старинная, винтажная аудио-видео техники

VintageTech / Статьи

сортировать по:

• 9-01-2023, 18:36
• Статьи
• 92 просмотра

Калькулятор сопротивления провода
Калькулятор цветовой маркировки резисторов
Калькулятор импеданса последовательной RC-цепи
Калькулятор резистивно-емкостной цепи
Фильтры нижних и высших частот, постоянная времени (тау)
Расчёт последовательной RC или RL цепи
КАЛЬКУЛЯТОРЫ ФНЧ, ФВЧ, РЕЗОНАНСНЫХ, ПОЛОСОВЫХ LC — ФИЛЬТРОВ, А ТАКЖЕ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Калькулятор параллельных сопротивлений

Подробнее . ..

• 18-02-2023, 22:53
• Статьи / Измерительная техника, инструментарий
• 17 просмотров

Собраны программы для использования в комплекте с различными мультиметрами.

Подробнее …

предназначенные для настройки тонармов, шеллов и головок

• 29-01-2023, 19:42
• Статьи / Проигрыватели виниловых дисков
• 226 просмотров

Представляем разнообразные шаблоны для настройки тонармов, шеллов и головок проигрывателей виниловых дисков.

Самое простое: 

«Возьмите лист плотной бумаги, карандаш, линейку и угольник.
Нарисуйте прямую линию. Отметьте на ней начальную точку (потом там прорежете ровное отверстие для надевания на ось диска вашего проигрывателя). Отметьте на этой прямой еще две точки, на расстояниях 66 мм и 121 мм от начальной. Наколите их иголкой. Проведите из этих точек линии, перпендикулярные основной. Всё, шаблон готов.

После того, как наденете шаблон на диск проигрывателя, нужно будет добиться, чтобы при установке иглы на эти две точки, иглодержатель был строго перпендикулярен главной линии. 

Подробнее …

• 15-01-2023, 18:44
• Статьи / Стабилизаторы тока и напряжения
• 125 просмотров

TL431 является «программируемым прецизионным источником 2.5-вольтового опорного напряжения».
Существует Российский аналог, это КР142ЕН19А.

Подробнее …

• 8-01-2023, 19:39
• Статьи / Стабилизаторы тока и напряжения
• 135 просмотров

Дроссель групповой стабилизации (ДГС) является одним из самых мистических компонентов в электронике, хоть он есть почти в каждом доме внутри компьютерного источника питания. Чаще всего от ДГС ждут именно того, что отражено в названии – групповой стабилизации напряжений. Оправданы ли эти ожидания?

Подробнее …

• 29-10-2022, 23:54
• Статьи / Регуляторы громкости
• 150 просмотров

https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=48665
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=48665&p=2690903&viewfull=1#post2690903 — новый вариант контроллера с индикатором в виде статической светодиодной матрицы.
https://mysku.club/blog/aliexpress/81790.html
https://zvukaudio.com/viewtopic.php?t=528
https://forum.cxem.net/index.php?/topic/134183-регулятор-никитина/#comments

http://diyaudio.ru/article/a-29.html
https://rufus-rus.ru/reguljator-gromkosti-nikitina-s-du-ot-antecom/

Подробнее …

• 28-04-2022, 17:11
• Статьи / Маркировка SMD элементов
• 780 просмотров

Маркировка SMD транзисторов

Подробнее . ..

• 17-02-2022, 00:04
• Статьи / Стабилизаторы тока и напряжения
• 237 просмотров

Добавив резистивный делитель и источник постоянного напряжения к стандартному DC/DC регулятору, можно легко получить напряжение ниже 1 В, вплоть до нескольких сотен милливольт «Frederik Dostal, Electronic Design»

Подробнее …

• 16-02-2022, 23:50
• Статьи / Стабилизаторы тока и напряжения
• 191 просмотр

Коэффициент стабилизации около 10000, выходное напряжение выставляем резистором 2.4 к* в пределах 2 – 8 В.

Подробнее …

обратноходовой преобразователь замкнутого контура с использованием TL431

спросил 1 год, 10 месяцев назад

Изменено 1 год, 10 месяцев назад

Просмотрено 2к раз

\$\начало группы\$

У меня есть некоторые вещи, которые я не могу понять, когда использую TL431 для компенсации обратноходового преобразователя.

Это изображение взято из RICHTEK Control Design of Off-line Flyback Converter.

Согласно этому рисунку, если предположить, что выходное напряжение составляет 12 В, когда Vo>12, что означает, что напряжение на Rb выше 2,5 В, ток через TL431 становится небольшим, а напряжение Vcomp становится большим. Это то, что я понимаю до сих пор.

Мои вопросы:

1. Как рассчитать значение Rc3 в наихудшем случае, TL431 имеет минимальный ток около 1 мА~100 мА, каков наихудший случай обратного хода?
2. Как узнать выходное напряжение TL431?
3. Как TL431 может выполнять отрицательную обратную связь?

• обратный ход
• tl431

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

TL431 — это простой операционный усилитель с открытым коллектором (операционный усилитель) с автономным питанием и автономным опорным напряжением 2,5 В. Базовая электрическая схема показана ниже с французской улиткой и предположительно более быстрым кроликом. Я мог бы добавить черепаху и кролика, чтобы вспомнить еще Жана де ла Фонтена, но тут нет конкурентов 🙂

Когда источник питания стабилизируется на правильном уровне, т.е. 12 В в вашем примере, и вы измеряете напряжение на \$R_{нижний}\$, вы должны примерно найти 2,5 В. Механизм регулирования следующий:

1. при включении питания выходное напряжение 0 В и TL431 инертен
2. , потому что в светодиоде нет тока, нет падения на \$R_{LED}\$ и напряжение на катоде TL431 равно \$V_{out}\$-\$V_f\$. \$V_f\$ — падение напряжения на светодиоде, \$\примерно 1\;В\$.
3. , когда выходное напряжение увеличивается цикл за циклом, в какой-то момент TL431 просыпается, потому что напряжения достаточно для питания внутренней схемы и обеспечения опорного напряжения 2,5 В (около 2,5-3 В на катоде).
4. , так как \$V_{out}\$ еще далеко от цели, напряжение на выводе REF низкое из-за делителя, состоящего из \$R_1\$ и \$R_{lower}\$: TL431 остается в состояние с высоким импедансом и максимальное напряжение на \$C_2\$ на первичной стороне (возможно, 5 В, в зависимости от микросхемы), что требует максимального пикового тока.
5. до того, как \$V_{out}\$ достигнет 12 В, напряжение на выводе REF приблизится к 2,5 В, и TL431 начнет потреблять ток: напряжение на оптоколлекторе начинает падать, уменьшая заданное значение пикового тока.
6. , если петля хорошо стабилизирована, TL431 будет отводить достаточный ток, чтобы через ток светодиода поддерживать определенное напряжение на коллекторе, что, в свою очередь, обеспечивает правильный рабочий пиковый ток в цепи для входных и выходных условий: петля замкнута, и преобразователь прекрасно регулирует.
7. , если \$V_{out}\$ падает из-за того, что больше тока поглощается нагрузкой, TL431 будет потреблять меньше тока, а напряжение оптоколлектора будет расти, требуя большего пика.
8. , если \$V_{out}\$ увеличивается из-за того, что преобразователь переходит в режим малой нагрузки, через светодиод протекает больший ток, и напряжение на коллекторе падает до тех пор, пока не будет получен новый адекватный пиковый ток.

В любой рабочей точке в регулировке напряжение на катоде TL431 равно \$V_K=V_{out}-R_{LED}I_F-V_f\$. Важно понимать, что ток \$I_F\$, протекающий в скоростной полосе при регулировании, зависит исключительно от тока коллектора первичной стороны: \$I_F=\frac{I_C}{CTR}\$. Изменение \$R_{LED}\$ не изменит этот ток, но, очевидно, повлияет на падение сопротивления. Поэтому, если слишком сильно увеличить \$R_{LED}\$, падение может быть настолько велико, что оставшееся напряжение на катоде TL431 может быть меньше 2,5-3 В и стабилизация сбивается. Вот почему я дал формулу для верхнего предела \$R_{LED}\$:

Итак, конкретно по вашим вопросам:

1. «Как спроектировать \$R_{LED}\$?» Вы выбираете это сопротивление на основе усиления, необходимого для кроссовера на выбранной частоте. Затем вы проверяете с помощью приведенной выше формулы, что у вас достаточно маржи с максимальным значением. Проблемы обычно начинают возникать, когда вы имеете дело с регулируемыми значениями 5 В или ниже. Если ток обратной связи \$I_F\$ в номинальных условиях слишком мал по сравнению с минимумом, рекомендованным в техпаспорте (1 мА или около того для классического TL431), то вы можете добавить дополнительное смещение в виде простого сопротивления в // со светодиодом. Он обеспечивает дешевый источник тока и не влияет на ток обратной связи в самом светодиоде.

Обратите внимание, что максимальный ток, наблюдаемый TL431, возникает в ситуации перенапряжения, например, при переходном выбросе или при разрыве контура: TL431 отчаянно пытается затормозить, пропуская максимальный ток через светодиод в попытке уменьшить пиковый ток. TL431 сделает это, уменьшив свое рабочее напряжение до \$V_{TL431min}\$, что составляет около 2,5-3 В. В этом случае максимальный ток, потребляемый TL431, равен \$\frac{V_{out}-V_f -V_{TL431мин}}{R_{LED}}\$. Предположим, что \$R_{LED}=1\;k\Omega\$ и \$V_{out}\$ при неисправности составляет 20 В, максимальный ток будет \$\frac{20-1-3}{1k} =16\;мА\$ далеко от максимального значения, указанного в техпаспорте. Затем вы можете сравнить это значение с максимально допустимым током светодиода, который составляет 60 мА для популярного компонента, такого как SFH-615: вы в безопасности.

2. «Как узнать напряжение TL431?», вы применяете \$V_K=V_{out}-R_{LED}I_F-V_f\$, но это не имеет значения для процедуры проектирования.

3. «Как TL431 работает в режиме регулирования?» Проверьте мое описание выше.

\$\конечная группа\$

16

\$\начало группы\$

, когда Vo>12, что означает, что напряжение на Rb выше 2,5 В, ток через TL431 становится небольшим, а напряжение Vcomp становится большим.

Нет, это неправильно. Когда Vo поднимается выше номинальной уставки, напряжение на Rb тоже возрастает, что приводит к включению TL431 и пропусканию тока через светодиод в оптопаре.

Это приводит к включению фототранзистора и снижению Vcomp. Это, естественно, приведет к снижению рабочего цикла ШИМ и восстановит Vo до 12 вольт. Это контур управления, который саморегулируется в зависимости от соотношения резисторов Ra и Rb, создавая 2,5 вольта на входном контакте TL431.

Как рассчитать значение Rc3 в худшем случае

Вы выбираете Rc, чтобы, если TL431 сильно включен (т. е. имеет 0 вольт на нем), ток в светодиоде был ограничен значением, которое не повредит светодиоду.

_{При нормальных рабочих условиях напряжение между катодом и анодом TL431 вряд ли будет намного ниже пары вольт, но для выбора Rc следует исходить из того, что напряжение TL431 может составлять 0 вольт (в конце концов, оно может в некоторых сценариях обратной связи должен быть конденсатор, поэтому ради пары вольт вы должны предположить, что в худшем случае это нулевое напряжение, поэтому Rc выбран так, чтобы НЕ подавать слишком большой ток на оптосветодиод.)}

Как узнать выходное напряжение TL431.

Вам не обязательно его знать — это будет напряжение, при котором через светодиод протекает ток, необходимый для поддержания рабочего цикла на нужном уровне, чтобы поддерживать выходное напряжение на требуемом заданном уровне.

Как TL431 может выполнять отрицательную обратную связь.

Отрицательная обратная связь исходит от Ra и Rb. Потом через TL431 (который работает как компаратор напряжения). Затем через опто, в штырь управления PWM микросхемы, которая управляет MOSFET (не показан на вашей схеме). Этот чип управляет ШИМ.

Все эти компоненты являются звеньями одной цепочки. Эта цепочка дает отрицательную обратную связь.

\$\конечная группа\$

9

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

Предупреждающий индикатор низкого заряда батареи — Блог — Аппаратное обеспечение с открытым исходным кодом

Мне нравится создавать схемы с питанием от батарей, но я всегда думаю, что я действительно должен обеспечить индикацию «низкого заряда батареи»! Поскольку обычно это не является основной функцией проекта, о ней часто забывают. В этом ультракоротком сообщении в блоге описывается моя попытка создать общий индикатор низкого заряда батареи, который можно (надеюсь) повторно использовать во многих проектах.

 

Эта схема предупреждает пользователя, когда аккумулятор необходимо заменить или зарядить. Я выбрал самый простой способ определить, что емкость батареи низкая, и это использование напряжения на клеммах батареи.

 

Здесь описаны несколько схем. Один из них загорается предупреждающим светодиодом всякий раз, когда напряжение падает ниже определенного значения. Другая схема может использоваться для замены типичного светодиода включения питания. Поведение в этом случае заключается в использовании светодиода в качестве обычного индикатора включения питания, но он начинает мигать, когда напряжение батареи низкое. Другими словами, светодиод должен постоянно гореть, когда схема включена и батарея в порядке. Когда батарея разряжена, светодиод должен мигать.

 

В данном проекте не используется микроконтроллер, но если в проекте присутствует микроконтроллер, то его использование может быть наиболее экономичным и эффективным способом, особенно если компаратор или другое периферийное устройство аналогового ввода встроено в микросхему микроконтроллера. Схемы в этом сообщении в блоге более полезны для чисто аналоговых схем, особенно для проектов с низким уровнем шума.

 

Существует много способов реализовать схему индикатора низкого заряда батареи. Эта схема очень недорогая, в ней используется интегральная схема TL431, которая стоит всего 0,10 доллара США при количестве в несколько сотен штук. TL431 — это компонент с десятками примеров использования, он чрезвычайно универсален и поставляется в более чем полудюжине различных корпусов, от вариантов для сквозного монтажа до SOT-23 для поверхностного монтажа.

Запрограммированное напряжение достигается с помощью схемы делителя потенциала, созданной резисторами R1 и R2. Вся схема довольно точна, но при этом имеет низкую стоимость, исходя из предположения, что современные резисторы также недороги и точны, и что в сочетании с внутренним опорным напряжением TL431 (2,5 В) должно работать для обеспечения индикатора низкого напряжения, который является «достаточно хорошим».

 

Формула для расчета номинала резистора:

где Vref — это 2,5 В, а Vcutoff — желаемое пороговое напряжение для индикации предупреждения. К этому сообщению в блоге ниже прикреплен файл Excel, который можно использовать для быстрого расчета правильных значений сопротивления.

 

Схема здесь продолжает тему низкой стоимости, используя мармеладный операционный усилитель для реализации мигающего светодиода.

 

Чтение справа налево, операционный усилитель U2B не используется (при желании можно использовать один чип операционного усилителя, но LM2904 сдвоенный операционный усилитель стоит дешево!). Затем операционный усилитель U2B реализует схему генератора, а скорость мигания светодиода можно изменять, регулируя C2 или R7. Значения на диаграмме реализуют медленную частоту мигания 1 Гц.

 

Схема слева идентична предыдущей более простой схеме, за исключением того, что транзистор PNP используется для управления генератором. Когда напряжение выше запрограммированного порога, транзистор Q1 открыт, генератор не работает, а светодиод продолжает гореть. Когда напряжение ниже порогового, конденсатор C2 может заряжаться/разряжаться, и светодиод будет мигать. Мне нравится эта схема, потому что она избавляет от необходимости сверлить два отверстия для светодиода включения и светодиода низкого заряда батареи!

 

Схема может работать от 3 В до 26 В или даже выше (в зависимости от выбранного операционного усилителя). Вот подробная информация о корректировках, которые необходимо выполнить для удовлетворения любых конкретных потребностей.

 

Во-первых, подберите резистор светодиода (R5 или R8, в зависимости от того, используете ли вы простую или мигающую схему светодиода). Значение на диаграмме (1k), вероятно, будет работать во всем диапазоне 3-26 В, но светодиод может очень ярко светиться при очень высоких напряжениях и тускло светиться при очень низких напряжениях. 1 кОм — хорошая отправная точка.