Site Loader

Содержание

Russian HamRadio — Минисправочник — TL431.

Табл.1.

ИМС TL431 (аналог KPU2Eh29) — недорогой (от $0,14) трехвыводный регулируемый параллельный стабилизатор напряжения с улучшенной температурной стабильностью (типовое изменение опорного напряжения во всем диапазоне рабочих температур составляет 3 мВ), предназначенный для работы в климатических условиях, установленных для автомобильного транспорта, промышленных и военных областей применения.

В табл.1 указаны варианты исполнения.

 

В табл.2 — максимальная рассеиваемая мощность в зависимости от суффикса и температуры окружающей среды.

Табл.2.

Предусмотрена возможность установки любого выходного напряжения в диапазоне от Vref (около 2,5В) до 36В с помощью двух внешних резисторов.

 

Рис.1.

Типовая схема включения

TL-431, как параллельного стабилизатора.

Типовая схема включения показана на рис.1, где Vref = 2,5B,

Iref = 2…4мкA, Ik = 1.,.100 мА, Vka — выходное напряжение.

 

 

 

 

На рис.2 показано назначение выводов для разных вариантов конструктивного исполнения корпусов.

Рис.2.

Активный выходной каскад позволяет обеспечить значительный выходной ток — до 100 мА при малом дифференциальном сопротивлении (типовое значение 0,22 Ом), благодаря чему TL431 идеально подходит для замены стабилитронов в различных областях применения, например в схемах стабилизации, которые встроены в монтажные платы и панели, в регулируемых импульсных источниках питания и т.п.

 

Микросхемы TL431C и TL431 АС предназначены для работы в диапазоне температур от 0 до+70 °С, TL431I HTL431AI —

для работы в диапазоне температур от -40 до +85 °С, TL431М работают во всем диапазоне температур, который установлен для изделий военного назначенияот-55 до+125 °С.

 

 

На рис.3 — рис.9 — некоторые схемы практического применения TL431.

 

 

 

Рис.3.

Прецизионный последовательный стабилизатор напряжения с выходным напряжением 5В.

 

 

 

Рис.4.

Прецизионный последовательный стабилизатор напряжения 5В

/1,5A на интегральной микросхеме.

 

 

 

 

Рис.5.

Прецизионный последовательный стабилизатор напряжения с повышенным выходным током (до 5А).

 

 

 

 

Рис.6.

Термостабильный генератор тока.

 

 

 

Рис.7.

Реле времени.

 

 

 

Рис.8.

Двух пороговый монитор напряжения батареи

Vbat.

 

 

 

 

Рис.9.

Компаратор.

материал подготовил Ю. Замятин (UA9XPJ).

Copyright © Russian HamRadio

Схема. Модуль мощного стабилизатора напряжения на полевом транзисторе


      На основе мощных переключательных полевых транзисторов [1] можно построить линейные стабилизаторы напряжения. Подобное устройство было ранее описано в [2]. Немного изменив схему, как показано на рис. 1, можно улучшить параметры описанного стабилизатора, существенно (в 5…6 раз) уменьшив падение напряжения на регулирующем элементе, в качестве которого применен транзистор IRL2505L. Он имеет в открытом состоянии весьма малое сопротивление канала (0,008 Ом), обеспечивает ток до 74 А при температуре корпуса 100 °С, отличается высокой крутизной характеристики (59 А/В). Для управления им требуется небольшое напряжение на затворе (2,5…3 В). Предельное напряжение сток—исток — 55 В, затвор—исток — ±16 В, мощность, рассеиваемая транзистором, может достигать 200 Вт.

      Подобно современным микросхемным стабилизаторам, предлагаемый модуль имеет три вывода: 1 — вход, 2 — общий, 3 — выход. В качестве управляющего элемента применена микросхема DA1 — параллельный стабилизатор напряжения КР142ЕН19 (TL431). Транзистор VT1 выполняет функцию согласующего элемента, а стабилитрон VD1 обеспечивает стабильное напряжение для его базовой цепи. Значение выходного напряжения можно рассчитать по формуле

Uвых=2,5(1+R5/R6).
      Выходное напряжение регулируют, изменяя сопротивление резистора R6. Конденсаторы обеспечивают устойчивую работу стабилизатора. Устройство работает следующим образом. При увеличении выходного напряжения повышается напряжение на управляющем входе микросхемы DA1, в результате чего ток через нее увеличивается. Напряжение на резисторе R2 увеличивается, а ток через транзистор VT1 уменьшается. Соответственно напряжение затвор—исток транзистора VT2 уменьшается, вследствие чего сопротивление его канала возрастает. Поэтому выходное напряжение уменьшается, восстанавливаясь до прежнего значения.

      Регулирующий полевой транзистор VT2 включен в минусовый провод, а управляющее напряжение поступает на него с плюсового провода. Благодаря такому решению стабилизатор способен обеспечить ток нагрузки 20…30 А, при этом входное напряжение может быть всего на 0,5 В больше выходного. Если предполагается использовать модуль при входном напряжении более 16 В, то транзистор VT2 необходимо защитить от пробоя с помощью маломощного стабилитрона с напряжением стабилизации 10…12 В, катод которого подключают к затвору, анод — к истоку.

      В устройстве можно применить любой n-канальный полевой транзистор (VT2), подходящий по току и напряжению из списка, приведенного в [1], желательно выделенный желтым цветом. VT1 — КТ502, КТ3108, КТ361 с любыми буквенными индексами. Микросхему КР142ЕН19 (DA1) допустимо заменить на TL431. Конденсаторы — К10-17, резисторы — Р1-4, МЛТ, С2-33.

      Схема подключения модуля стабилизатора приведена на рис. 2.

      При большом токе нагрузки на транзисторе VT2 рассеивается большая мощность, поэтому необходим эффективный теплоотвод. Транзисторы этой серии с буквенными индексами L и S устанавливают на теплоотвод с помощью пайки. В авторском варианте в качестве теплоотвода и одновременно несущей конструкции применен корпус от неисправного транзистора КТ912, КП904. Этот корпус разобран, удалена его верхняя часть так, что осталась позолоченная керамическая шайба с кристаллом транзистора и выводами-стойками. Кристалл аккуратно удален, покрытие облужено, после чего к нему припаян транзистор VT2. К покрытию шайбы и выводам транзистора VT2 припаяна печатная плата из двусторонне фольгированного стеклотекстолита (рис. 3). Фольга на обратной стороне платы целиком сохранена и соединена с металлизацией шайбы (стоком транзистора VT2) После налаживания и проверки модуля стабилизатора плата приклеена к корпусу. Выводы 1 и 2 — площадки на печатной плате, а вывод 3 (сток транзистора VT2) — металлический вывод-стойка на керамической шайбе.


      Если применить детали для поверхностного монтажа: микросхему TL431CD (рис. 4), транзистор VT1 КТ3129А-9, транзистор VT2 IRLR2905S, резисторы Р1-12, то часть их можно разместить на печатной плате, а другую часть — навесным монтажом непосредственно на керамической шайбе корпуса. Внешний вид собранного устройства показан на рис. 5. Модуль стабилизатора напряжения не имеет гальванической связи с основанием (винтом) корпуса, поэтому его можно непосредственно разместить на теплоотводе, даже если он соединен с общим проводом питаемого устройства.

      Также допустимо использовать корпус от неисправных транзисторов серий КТ825, КТ827. В таком корпусе кристаллы транзистора прикреплены не к керамической, а к металлической шайбе. Именно к ней, предварительно удалив кристалл, припаивают транзистор VT2. Остальные детали устанавливают аналогично. Сток транзистора VT2 в этом случае соединен с корпусом, поэтому модуль можно непосредственно установить на теплоотвод, соединенный с минусовым проводом питания нагрузки.
      Налаживание устройства сводится к установке требуемого выходного напряжения подстроечным резистором R6 и к проверке отсутствия самовозбуждения во всем интервале выходного тока. Если оно возникнет, его нужно устранить увеличением емкости конденсаторов.

ЛИТЕРАТУРА
1. Мощные полевые переключательные транзисторы фирмы International Rectifier. — Радио, 2001, № 5, с. 45.
2. Нечеев И. Стабилизатор напряжения на мощном полевом транзисторе. — Радио, 2003, № 8. с. 53, 54.

И. НЕЧАЕВ, г. Курск
«Радио» №2 2005г.

Похожие статьи:
ПОВЫШАЮЩИЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
Импульсный источник питания на однопереходном транзисторе

Регулируемый стабилизатор напряжения с ограничением по току
Мощный стабилизатор двухполярного напряжения для УМЗЧ

Post Views: 8 265

TL431

TL431 — интегральная схема трёхвыводного регулируемого параллельного стабилизатора напряжения с улучшенной температурной стабильностью. С внешним делителем TL431 способна стабилизировать напряжения от 2.5 до 36 В при токах до 100 мА. Типичное отклонение фактической величины опорного напряжения от паспортного значения измеряется единицами мВ, предельно допустимое отклонение составляет несколько десятков мВ. Микросхема хорошо подходит для управления мощными транзисторами; её применение в связке с низковольтными МДП-транзисторами позволяет создавать экономичные линейные стабилизаторы с особо низким падением напряжения. В схемотехнике импульсных преобразователей напряжения TL431 — фактический отраслевой стандарт усилителя ошибки стабилизаторов с оптронной развязкой входных и выходных цепей.

TL431 впервые появилась в каталогах Texas Instruments в 1977 году. В XXI веке TL431 и её функциональные аналоги выпускаются множеством производителей в различных вариантах, различающихся топологиями кристаллов, точностными и частотными характеристиками, минимальными рабочими токами и областями безопасной работы.

1. Устройство и принцип действия
TL431 — трёхвыводной пороговый элемент, построенный на биполярных транзисторах, — своего рода аналог идеального транзистора с порогом переключения ≈2.5 В. «База», «коллектор» и «эмиттер» TL431 традиционно именуются соответственно управляющим входом R, катодом C и анодом A. Положительное управляющее напряжение U ref прикладывается между управляющим входом и анодом, а выходным сигналом служит ток катод-анод I KA.
Функционально, на уровне абстракции, TL431 содержит источник опорного напряжения ≈2.5 В и операционный усилитель, сравнивающий U ref с опорным напряжением на виртуальном внутреннем узле. Физически обе функции плотно, неразрывно интегрированы во входных каскадах TL431. Виртуальный опорный уровень ≈2.5 В не вырабатывается ни в одной точке схемы: действительным источником опорного напряжения служит бандгап Видлара на транзисторах Т3, Т4 и Т5, вырабатывающий напряжение ≈1.2 В и оптимизированный для работы в связке с эмиттерными повторителями Т1 и T6. Дифференциальный усилитель образуют два встречно включённых источника тока на транзисторах T8 и T9: положительная разница между токами коллекторов T8 и T9, ответвляющаяся в базу T10, управляет выходным каскадом. Выходной каскад TL431, непосредственно управляющий током нагрузки, — транзистор Дарлингтона npn-структуры с открытым коллектором, защищённый обратным диодом. Каких-либо средств защиты от перегрева или перегрузки по току не предусмотрено.
Если U ref не превышает порога переключения, то выходной каскад закрыт, а управляющие им каскады потребляют в покое ток типичной величиной 100…200 мкА. С приближением U ref к порогу переключения ток, потребляемый управляющими каскадами, достигает величины порядка 300…500 мкА, при этом выходной каскад остаётся закрытым. После превышения порога выходной каскад плавно открывается, I KA нарастает с крутизной примерно 30 мА/В. Когда U ref превысит порог примерно на 3 мВ, а I KA достигнет примерно 500…600 мкА, крутизна скачкообразно возрастает до примерно 1 А/В. С достижением номинальной крутизны, типичное значение которой составляет 1…1.4 А/В, схема выходит на режим стабилизации, в котором ведёт себя подобно классическому преобразователю дифференциального напряжения в ток. Рост тока прекращается тогда, когда управляющее напряжение стабилизируется действием петли отрицательной обратной связи, включённой между катодом и управляющим входом. Установившееся при этом значение U ref ≈2.5 В и называется опорным U REF. В менее распространённом релейном режиме компаратора петля ООС отсутствует, а рост тока ограничен лишь характеристиками источника питания и нагрузки.
Стабилизаторы на TL431 проектируются таким образом, чтобы микросхема всегда работала в активном режиме с высокой крутизной; для этого I KA не должен опускаться ниже 1 мА. С точки зрения устойчивости петли управления может оказаться целесообразным увеличить минимальный ток ещё больше, до 5 мА, но на практике это противоречит требованиям к экономичности стабилизатора. Втекающий ток управляющего входа I ref во всех режимах примерно постоянен, его типичная величина составляет 2 мкА. Производитель рекомендует проектировать входную цепь TL431 таким образом, чтобы гарантировать I ref не менее 4 мкА ; эксплуатация микросхемы с «висящим» управляющим входом не допускается. Обрыв или замыкание на землю любого из выводов, а также короткое замыкание любых двух выводов не способны разрушить TL431, но делают устройство в целом неработоспособным.

2. Точностные характеристики
Паспортная величина опорного напряжения U REF =2.495 В определяется и тестируется заводом-изготовителем при токе катода 10 мА, замыкании управляющего входа на катод и температуре окружающей среды +25 °C. Порог переключения точка В на передаточной характеристике и порог перехода в режим высокой крутизны точка С не нормируются. Фактическое опорное напряжение, которое устанавливает конкретный экземпляр TL431 в конкретной схеме, может быть и больше, и меньше паспортного, в зависимости от четырёх факторов:
Технологический разброс. Допустимый разброс U REF при нормальных условиях составляет для различных серий TL431 не более ±0.5 %, не более ±1 % или не более ±2 %;
Влияние напряжения анод-катод U KA. С ростом U KA опорное напряжение TL431, необходимое для поддержания фиксированного тока катода, снижается с типичной скоростью в 1.4 мВ/В но не более 2.7 мВ/В. Величина, обратная этому показателю, — примерно 300…1000 50…60 дБ — есть верхний предел коэффициента усиления напряжения в области низких частот;
Влияние тока катода. С ростом тока катода, при прочих равных условиях, U REF возрастает со скоростью примерно 0.5…1 мВ/мА, что соответствует крутизне преобразования в 1…2 А/В.
Температурный дрейф. Зависимость опорного напряжения бандгапа от температуры имеет форму плавного горба. Если характеристики конкретной микросхемы точно соответствуют конструкторскому расчёту, то вершина горба наблюдается при температуре около +25°С, а U REF при нормальных условиях точно равно 2.495 В ; выше и ниже отметки +25°С U REF плавно снижается на несколько мВ. Для микросхем с заметным отклонением характеристик от расчётных горб сдвигается в области высоких или низких температур, а сама зависимость может принимать монотонно спадающий или монотонно возрастающий характер. Отклонение фактического U REF от паспортных 2.495 В во всех случаях не превышает нескольких десятков мВ;

3. Частотные характеристики
Амплитудно-частотная характеристика АЧХ TL431, скомпенсированная встроенной миллеровской ёмкостью выходного каскада, в первом приближении описывается уравнением фильтра нижних частот первого порядка; простейшая частотно-зависимая модель схемы состоит из идеального преобразователя напряжения в ток, выход которого зашунтирован ёмкостью в 70 нФ. При работе на типичную резистивную нагрузку сопротивлением 230 Ом спад АЧХ стандартной TL431 начинается на отметке 10 кГц, а расчётная частота единичного усиления, не зависящая от сопротивления нагрузки, составляет около 2 МГц. Из-за явлений второго порядка АЧХ в области высших частот спадает быстрее, чем предсказывает модель, поэтому реальная частота единичного усиления составляет всего 1 МГц ; на практике это различие не имеет значения.
Скорости нарастания и спада I KA, U KA и время установления U REF не нормируются. По данным Texas Instruments, при включении питания U KA быстро возрастает до ≈2 В и, временно, примерно на 1 мкс, останавливается на этом уровне. Затем в течение примерно 0.5…1 мкс происходит заряд встроенной ёмкости, и на катоде устанавливается постоянное стабилизированное U KA.
Шунтирование анода и катода TL431 ёмкостью может приводить к самовозбуждению. При малых не более 1 нФ и при больших свыше 10 мкФ ёмкостях TL431 устойчива; в области 1 нФ…10 мкФ самовозбуждение вероятно. Ширина области неустойчивости зависит от сочетания I KA и U KA. Наихудшим с точки зрения устойчивости является сочетание малых токов и малых напряжений; напротив, при больших токах и напряжениях, когда рассеиваемая микросхемой мощность приближается к предельной величине, TL431 становится абсолютно устойчивой. Однако даже стабилизатор относительно высокого напряжения может самовозбуждаться при включении, когда напряжение на катоде ещё не поднялось до штатного уровня.
Публикуемые в технической документации графики граничных условий устойчивости являются, по признанию самой Texas Instruments, неоправданно оптимистичными. Они описывают «типичную» микросхему при нулевом запасе по фазе, тогда как на практике следует ориентироваться на запас по фазе не менее 30°. Для подавления самовозбуждения обычно достаточно включить между анодом TL431 и ёмкостью нагрузки «антизвонное» сопротивление в 1…1 000 Ом ; его минимальная величина определяется сочетанием ёмкости нагрузки, I KA и U KA.

4.1. Применение Линейные стабилизаторы напряжения
В простейшей схеме параллельного стабилизатора напряжения управляющий вход TL431 замыкается на катод, что превращает микросхему в функциональный аналог стабилитрона с фиксированным опорным напряжением ≈2.5 В. Типичное внутреннее сопротивление такого «стабилитрона» на частотах до 100 кГц составляет примерно 0.2 Ом ; в диапазоне частот 100 кГц…10 МГц оно монотонно возрастает до примерно 10 Ом. Для стабилизации больших напряжений управляющий вход TL431 подключается к резистивному делителю R2R1, включённому между катодом и анодом. Стабилизируемое напряжение анод-катод и внутреннее сопротивление такого «стабилитрона» возрастают в 1 + R 2 / R 1 {\displaystyle 1+R2/R1} раз. Предельно допустимое напряжение стабилизации не должно превышать +36 В, предельно допустимое напряжение на катоде ограничено +37 В. Изначально именно это включение TL431 было основным: микросхема позиционировалась на рынке как экономичная альтернатива дорогим прецизионным стабилитронам.
Дополнение схемы параллельного стабилизатора эмиттерным повторителем, включённым в петлю обратной связи, превращает её в последовательный стабилизатор. Обычные или составные транзисторы npn-структуры, используемые в качестве проходных вентилей, работоспособны лишь при достаточно высоком падении напряжения между входом и выходом, что снижает коэффициент полезного действия стабилизатора. Проходные транзисторы pnp-структуры в режиме насыщения работоспособны при напряжениях коллектор-эмиттер до ≈0.25 В, но при этом требуют высоких управляющих токов, что вынуждает использовать составные транзисторы с минимальным падением напряжения 1 В и выше. Наименьшее падение напряжения достигается при использовании мощных МДП-транзисторов. Стабилизаторы с истоковыми повторителями схемотехнически просты, устойчивы, экономичны, но требуют дополнительного источника питания затворов МДП-транзисторов ΔU на иллюстрации.

4.2. Применение Импульсные стабилизаторы напряжения
TL431, нагруженная на светодиод оптрона, — фактический отраслевой стандарт усилителя ошибки в бытовых импульсных преобразователях напряжения. Делитель напряжения R1R2, задающий напряжение на управляющем входе TL431, и катод светодиода подключаются к выходу преобразователя, а фототранзистор оптрона — к управляющему входу ШИМ-контроллера его первичной цепи. Для того, чтобы минимальный ток катода TL431 не опускался ниже 1 мА, светодиод оптрона шунтируют резистором R3 величиной порядка 1 кОм. Например, в типичном импульсном блоке питания ноутбука, по данным 2012 года, средний I KA равен 1.5 мА, из которых 0.5 мА протекают через светодиод, а 1 мА — через шунт.
Проектирование эффективных, но устойчивых цепей частотной компенсации таких стабилизаторов — непростая задача. В простейшей конфигурации компенсация возлагается на интегрирующую цепь C1R4. Помимо этой цепи, выходного сглаживающего фильтра преобразователя и самой микросхемы, в схеме неявно присутствует ещё одно частотнозависимое звено, с частотой среза порядка 10 кГц — выходная ёмкость фототранзистора в связке с сопротивлением его коллекторной нагрузки. При этом через микросхему одновременно замыкаются две петли обратной связи: основная, медленная петля замыкается через делитель на управляющий вход TL431; побочная, быстрая англ. fast lane замыкается через светодиод на катод TL431. Быструю петлю можно разорвать, например, зафиксировав напряжение на катоде светодиода стабилитроном или подключив катод светодиода к отдельному фильтру.

4.3. Применение Компараторы напряжения
Простейшая схема компаратора на TL431 требует единственного резистора, ограничивающего предельный ток катода на рекомендованном уровне 5 мА. Меньшие значения возможны, но нежелательны из-за затягивания времени переключения из открытого логический ноль в закрытое логическая единица состояние. Время переключения из закрытого в открытое состояние зависит от величины превышения U ref над порогом переключения: чем больше превышение, тем быстрее срабатывает компаратор. Оптимальная скорость переключения достигается при десятипроцентном превышении, при этом выходное сопротивление источника сигнала не должно превышать 10 кОм. В полностью открытом состоянии U KA опускается до 2 В, что согласуется с уровнями ТТЛ и КМОП при напряжениях питания 5 В и выше. Для согласования TL431 с низковольтной КМОП-логикой необходимо использовать внешний делитель напряжения или заменить TL431 на микросхему-аналог с меньшим порогом переключения, например TLV431.
Компараторы и логические инверторы на TL431 легко стыкуются между собой по принципам релейной логики. Например, в приведённой схеме монитора напряжения выходной каскад открывается, а выходной сигнал принимает значение логического нуля тогда, и только тогда, когда входное напряжение U BX укладывается в интервал
U R E F 1 + R 3 / R 4 U B X U R E F 1 + R 1 / R 2 {\displaystyle U_{REF}1+R3/R4 R 3 / R 4 {\displaystyle R1/R2 R3/R4} выполняется с достаточным запасом.

4.4. Применение Недокументированные режимы
В радиолюбительской прессе неоднократно публиковались конструкции усилителей напряжения низкой частоты на TL431 — как правило, неудачные. Стремясь подавить нелинейность микросхемы, конструкторы увеличивали глубину обратной связи и тем самым снижали коэффициент усиления до нецелесообразно низких значений. Стабилизация режима работы усилителей на TL431 также оказалась непростой задачей.
Склонность TL431 к самовозбуждению можно использовать для построения генератора, управляемого напряжением на частоты от нескольких кГц до 1.5 МГц. Частотный диапазон такого генератора и характер зависимости частоты от управляющего напряжения сильно зависят от используемой серии TL431: одноимённые микросхемы разных производителей в этом недокументированном режиме не взаимозаменяемы. Пара TL431 может быть использована и в схеме астабильного мультивибратора на частоты от долей Гц до примерно 50 кГц. В этой схеме TL431 также работают в недокументированном режиме: токи заряда времязадающих ёмкостей протекают через диоды, защищающие управляющие входы T2 на принципиальной схеме.

5. Нестандартные варианты и функциональные аналоги
Микросхемы различных производителей, выпускаемые под именем TL431 или под близкими к нему именами KA431, TS431 и т. п., могут существенно отличаться от оригинальной TL431 производства Texas Instruments. Иногда различия вскрываются лишь опытным путём, при испытаниях ИС в недокументированных режимах; иногда они явно декларируются в документации производителей. Так, TL431 производства Vishay отличается аномально высоким, порядка 75 дБ, коэффициентом усиления напряжения на низких частотах. Спад коэффициента усиления этой ИС начинается на отметке 100 Гц. В диапазоне частот свыше 10 кГц частотная характеристика TL431 Vishay приближается к стандарту; частота единичного усиления, около 1 МГц, совпадает со стандартной. Микросхема ШИМ-контроллера SG6105 содержит два независимых стабилизатора, заявленные как точные аналоги TL431, но их предельно допустимые I KA и U KA составляют лишь 16 В и 30 мА ; точностные характеристики этих стабилизаторов заводом-изготовителем не тестируются.
Микросхема TL430 — исторический функциональный аналог TL431 с опорным напряжением 2.75 В и предельно допустимым током катода 150 мА, выпускавшийся Texas Instruments только в корпусе для монтажа в отверстия. Встроенный бандгап TL430, в отличие от одновременно выпущенной TL431, не был скомпенсирован по температуре и был менее точен; в выходном каскаде TL430 не было защитного диода. Выпускаемая в XXI веке микросхема TL432 представляет собой обычные кристаллы TL431, упакованные в корпуса для поверхностного монтажа с нестандартной цоколёвкой.
В 2015 году Texas Instruments анонсировала выпуск ATL431 — функционального аналога TL431, оптимизированного для работы в экономичных импульсных стабилизаторах. Рекомендованный минимальный ток катода ATL431 составляет всего 35 мкА против 1 мА у стандартной TL431 при тех же предельных значениях тока катода 100 мА и напряжения анод-катод 36 В. Частота единичного усиления сдвинута вниз, до 250 кГц, чтобы подавить усиление высокочастотных помех. Совершенно иной вид имеют и графики граничных условий устойчивости: при малых токах и напряжении анод-катод 15 В схема абсолютно устойчива при любых значениях ёмкости нагрузки — при условии использования высококачественных малоиндуктивных конденсаторов. Минимальное рекомендованное сопротивление «антизвонного» резистора — 250 Ом против 1 Ом у стандартной TL431.
Помимо микросхем семейства TL431, по состоянию на 2015 год широко применялись всего лишь две интегральные схемы параллельных стабилизаторов, имеющие принципиально иную схемотехнику, опорные уровни и предельные эксплуатационные характеристики:
Биполярная ИС LMV431 производства Texas Instruments имеет опорное напряжение 1.24 В и способна стабилизировать напряжения до 30 В при токе катода от 80 мкА до 30 мА ;
Низковольтная КМОП-микросхема NCP100 производства On Semiconductor имеет опорное напряжение 0.7 В и способна стабилизировать напряжения до 6 В при токе катода от 100 мкА до 20 мА.
Схемотехника устройств на LMV431 и NCP100 аналогична схемотехнике устройств на TL431.

TL431 – регулируемый стабилитрон. Описание, распиновка, схема включения, datasheet

В этой статье мы узнаем, как работает интегральный стабилизатор напряжения TL431, в регулируемых блоках питания.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор

Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Технически TL431 называется программируемым шунтирующим регулятором, простыми словами это может быть определено как регулируемый стабилитрон. Давайте рассмотрим его спецификацию и указания по применению.

Стабилитрон TL431 имеет следующие основные функции:

  • Выходное напряжение устанавливается или программируется до 36 вольт
  • Низкое выходное сопротивление около 0,2 Ома
  • Пропускная способность до 100 мА
  • В отличие от обычных диодов Зенера, генерация шума в TL431 незначительна.
  • Быстрое переключение.

Общее описание TL431

TL431 — регулируемый или программируемый регулятор напряжения.
Необходимое выходное напряжение может быть установлено с помощью всего двух внешних резисторов (делитель напряжения), подключенных к выводу REF.

На приведенной ниже схеме показана внутренняя структурная схема устройства, а также PIN-код обозначения.

Распиновка TL431

 

Схема включения стабилитрона TL431

Теперь давайте посмотрим, как этот прибор может быть использован в практических схемах. Схема ниже показывает, как можно использовать TL431 в роли обычного регулятора напряжения:

Приведенный выше рисунок показывает, как с помощью всего пары резисторов и TL431 получить регулятор, работающий в диапазоне 2,5…36 вольт. R1 представляет собой переменный резистор, который используется для регулировки выходного напряжения.

Следующая формула справедлива для вычисления сопротивлений резисторов, в случае если мы хотим получить какое-то фиксированное напряжение.

Vo = (1 + R1/R2)Vref

Скачать калькулятор для расчета TL431 (unknown, скачано: 3 155)

При совместном применении стабилизаторов серии 78xx (7805,7808,7812..) и TL431 можно использовать следующую схему:

TL431 катод соединен с общим выводом 78xx. Выход 78xx подключен к одной из точки резисторного делителя напряжения, который определяет выходное напряжение.

Вышеуказанные схемы использования TL431 ограничены выходным током 100 мА максимум.

Для получения более высокого выходного тока может быть использована следующая схема.

В приведенной выше схеме большинство компонентов схожи с обычным регулятором, приведенным выше, за исключением того, что здесь катод подключен к плюсу через резистор и к их точке соединения подсоединена база буферного транзистора. Выходной ток регулятора будет зависеть от мощности данного транзистора.

Области применения TL431

Выше изложенные варианты применения TL431 могут быть использована в любом месте, где требуется точность настройки выходного напряжения или опорного напряжении. В настоящее время это широко используется в импульсных источниках питания для генерации точного опорного напряжения.

Datasheet TL431 — скачать (unknown, скачано: 1 225)

homemade-circuits.com

Блок питания 0…30 В / 3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

TL431 лист данных — прецизионный регулируемый шунтирующий регулятор со ссылкой на номер

BUK207-50Y : BUK207-50Y; Переключатель верхнего плеча TopFET Версия для поверхностного монтажа BUK203-50Y. Монолитный переключатель питания с защитой от перегрева и перегрузки на основе технологии MOSFET, 5-контактный пластиковый корпус для поверхностного монтажа, сконфигурированный как одиночный переключатель высокого напряжения. СИМВОЛ IL СИМВОЛ VBG IL Tj RON ПАРАМЕТР Номинальный ток нагрузки (ISO) ПАРАМЕТР Непрерывное напряжение питания в закрытом состоянии Непрерывный ток нагрузки Постоянная температура перехода Сопротивление в открытом состоянии.

CAT24C021 : Контрольные схемы с последовательным CMOS E2PROM I2c, контроллером точного сброса и сторожевым таймером.

DLV30W :. VOUT Комбинации 3,3 / 2,5 / 1,8 / 1,5 / 1,2 В 30 Вт, преобразователи постоянного / постоянного тока Два независимо регулируемых выхода: 7 А Общая выходная мощность 30 Вт Доступные диапазоны входного напряжения: или 36-75 В Независимая регулировка выходного напряжения Дистанционное включение / выключение Синхронное управление выпрямитель; Работа без нагрузки x 2 «корпус; распиновка в соответствии с отраслевым стандартом IEC950 / UL60950 / EN60950 сертифицирована.

GSAC-8507BC : Зарядное устройство. Заряд никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов. Режим переключения. Генерация постоянного тока. Трехуровневый зарядный ток (быстрый, непрерывный, нулевой зарядный ток). Обнаружение перезаряда — V и T / t под управлением внутреннего микропроцессора. глубоко разряженные аккумуляторы Максимальная защита аккумулятора от напряжения.

KIA78S05P : = 3-контактный регулятор напряжения 0,15 А ;; Пакет = ТО-92.

L6590A : полностью интегрированный источник питания. РАБОТА В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ СЕТИ «НА ЧИПЕ» 700 В V (BR) DSS POWER MOS ВНУТРЕННИЙ ОСЦИЛЛЯТОР, 65 кГц, РЕЖИМ РЕЖИМА ОЖИДАНИЯ ДЛЯ ВЫСОКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ ЛЕГКОЙ НАГРУЗКЕ ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ БЕЗ ДЕФЕКТИВНОЙ ВСТРОЕННОЙ ЗАЩИТЫ ПЕРЕГРУЗОЧКИ БЕЗ ДЕФЕКТИВНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ ЗАПУСКА. — БЫТОВАЯ ТЕХНИКА / ПЛАТА ОСВЕЩЕНИЯ, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ DC-DC СТЕНА ОСНОВНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ.

LMZ2540-7 : Преобразователи переменного тока в постоянный на 50 Вт. Диапазон входного напряжения или 3 изолированных выхода кВ переменного тока I / O электрическая прочность испытательное напряжение Прочная электрическая и механическая конструкция Выходы индивидуально регулируются с превосходными динамическими характеристиками Диапазон рабочих температур окружающей среды 4071C с конвекционным охлаждением Опции Входное напряжение Входная частота Постоянное ограничение пускового тока с помощью термистора.

PKF5000R1A : DC / DC преобразователь. Модули питания постоянного / постоянного тока мощностью 56 Вт Серия для поверхностного монтажа и сквозные отверстия со сверхмалой высотой компонентов мм (0,315 дюйма) Диапазон входного напряжения 1872 В КПД 82% (типично при 5 В) Напряжение изоляции постоянного тока Синхронизация частоты коммутации Среднее время безотказной работы> 4,9 миллиона часов при температуре корпуса +55 ° C (+40 ° C окружающего воздуха). Низкий уровень электромагнитных помех, измеренный в соответствии с CISPR 22 и частью FCC.

PT6311G : Plug-in Power Solutions-> Неизолированный-> Single Posi.ti PT6311, 15.5V 2A Регулируемый понижающий преобразователь с широким входом Isr.

ISL8120 : Двойной / n-фазный понижающий ШИМ-контроллер со встроенными драйверами ISL8120 объединяет два синхронных понижающих ШИМ-контроллера в режиме напряжения для управления двойным независимым стабилизатором напряжения или двухфазным стабилизатором с одним выходом. Он имеет схемы ФАПЧ и может выдавать тактовый сигнал с программируемым фазовым сдвигом для расширения системы до 3-, 4-, 6-, 12-фазных сигналов.

TLV431 : экономичный шунтирующий регулятор 1,24 В 1.Экономичный шунтирующий регулятор на 24 В.

L6591 : ШИМ-контроллер преобразования переменного тока в постоянный для полумоста ZVS. Дополнительное ШИМ-управление для полумоста с программной коммутацией с программируемым временем задержки до рабочей частоты 500 кГц Встроенный пуск высокого напряжения Расширенное управление световой нагрузкой Адаптивное управление UVLO Импульсный OCP OLP (с фиксацией или автозапуском) Определение насыщения трансформатора Интерфейс с контроллером PFC Вход блокировки с фиксацией Вход для последовательности включения питания.

LTM4606 : Модуль постоянного / постоянного тока со сверхнизким уровнем электромагнитных помех, 28 ВИН, 6 А LTM4606 — это полный сверхмалошумящий высоковольтный источник питания постоянного / постоянного тока с режимом переключения 6 А.В комплект поставки входят контроллер переключения, силовые полевые транзисторы, катушка индуктивности и все вспомогательные компоненты. Встроенный входной фильтр и схемы шумоподавления обеспечивают низкий уровень шума, тем самым эффективно уменьшая электромагнитное излучение.

MIC5387 : Ультракомпактный тройной LDO-стабилизатор с выходом 150 мА MIC5387 — это усовершенствованный тройной линейный стабилизатор общего назначения, обеспечивающий высокий уровень подавления напряжения питания (PSRR) в ультрамалом 6-контактном корпусе Thin MLF размером 1,6 мм x 1,6 мм. . MIC5387 может потреблять 150 мА на каждом выходе и предлагает высокий PSRR, что делает его идеальным решением для любого портативного электронного приложения.Идеально.

Реалистичная SPICE-модель для TL431: моделирование стабильности, шума, импеданса и производительности шунтирующего регулятора TL431

Линейные регуляторы

TL431 обычно используется для создания опорного напряжения или небольшого линейного шунтирующего стабилизатора. Его часто называют «программируемым стабилитроном». Хотя между TL431 и стабилитроном есть большая разница. Как и многие другие системы обратной связи, TL431 может колебаться при неправильной развязке.

Измерял производительность линейного стабилизатора напряжения на базе одного из клонов TL431. Очень скоро я понял, что у этого регулятора большой звон, при переходе на скачки тока. Такой ответ обычно соответствует проблемам стабильности и небольшому запасу по фазе. Я заглянул в таблицу производителя этой детали и не нашел информации, связанной с оценкой стабильности. К счастью, эта часть очень распространена. Итак, я вытащил техническое описание оригинального TI TL431 и понял, что есть ограничения на конденсаторы, которые следует использовать для развязки этого чипа.Он задается в форме «граничных условий стабильности» и зависит от напряжения, тока и емкости TL431.

Хотя «граничные условия устойчивости» определяют область стабильной работы, в них ничего не говорится о том, что TI считает «стабильной работой». Это просто не колебание? Каков запас по фазе и пропускная способность системы в этих условиях? Без этой информации вы не сможете реально оценить переходные характеристики вашей системы.

Я решил провести SPICE-моделирование TL431, чтобы оценить стабильность.Я понял, что имеющиеся в наличии модели не очень хорошо представляют TL431.

Что есть в наличии?

  1. Модель TL431, входит в библиотеку PSPICE пакета CADENCE ALLEGRO. До вер. 16.3.

    Очень похожая модель включена в Spectrum Software Micro-Cap 9.

    На самом деле вы не можете использовать его для моделирования чего-либо, кроме базовой производительности постоянного тока. Фактически, вы можете заменить эту модель только подходящим источником напряжения и получить почти такое же качество моделирования.

    Я буду называть эту модель « OLD ».

  2. Новая модель TI, датированная 14.12.2009. Доступно на сайте TI.

    Очень похожая модель упоминается в «I n t u s o f t N e w s l e t t e r» № 43, август 1995 г., выпуск.

    http://www.intusoft.com/nlpdf/nl43.pdf

    Как указано в заголовке, он предназначен для моделирования переходных процессов и переменного тока.

    Эта модель довольно точно отображает коэффициент усиления / фазы TL431. Это означает, что вы можете более или менее точно оценить стабильность и переходные характеристики при использовании этой модели.

    Выходное сопротивление этой модели нереально. Это означает, что его не следует использовать для оценки степени подавления входного сигнала. Кроме того, он не имитирует шумовые характеристики TL431. Последние два параметра важны для некоторых приложений.

    Я буду называть эту модель « TI New ».

  3. Модель
  4. , разработанная Хельмутом Зенневальдом и доступная через репозиторий Yahoo LTSPICE group.

    Самая подробная публично доступная модель, позволяет моделировать постоянный и переменный ток, переходные процессы, шум и импеданс.Он также заявляет о реалистичном температурном режиме.

    Эта модель основана на схематическом чертеже из таблицы данных TI. Он хорошо подходит для работы на постоянном токе. Характеристики переменного тока относительно хорошие, но не хватает точности для максимального усиления (примерно на 6 дБ). Выходное сопротивление тоже не очень точное. Шумовая характеристика относительно реалистична, но показывает меньше мерцания на низких частотах, чем данные TI. Точность температурного дрейфа не оценивалась, поскольку меня не интересовали такого рода моделирование.

    Я буду называть эту модель « Helmut ».

    Хотя модель «Гельмута» — единственная, которая показывает более или менее приемлемые результаты, меня не удовлетворила ее точность. Это убедило меня создать 4-ю и самую точную модель TL431.

  5. Модель разработана Евгением Двоскиным. Насколько мне известно, это наиболее точная модель. Это позволяет моделировать характеристики постоянного и переменного тока, переходных процессов, шума и выходного сопротивления микросхемы TI TL431.Эта модель показывает наиболее реалистичную производительность и наиболее близко соответствует данным из таблицы.

    Я буду называть эту модель « Eugene ».

Мы продолжим разработку, анализ и оценку модели «Евгений» TL431.

Комментарии

Распиновка, характеристики и техническое описание регулятора

TL431

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.

Конфигурация контактов

Номер контакта

Имя контакта

Описание

1

Номер ссылки

Этот вывод устанавливает номинальное напряжение стабилитрона.

2

Анод

Анод эквивалентного стабилитрона

3

Катод

Катод эквивалентного стабилитрона

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)

Примечание: Полную техническую информацию можно найти в техническом описании TL431 , приведенном в конце этой страницы.

TL431 Альтернатива

Стабилитроны

Варианты

TLV431, TS431LI, LM431

TL431 Обзор

TL431 — это программируемый шунтирующий регулятор , который может обеспечивать как положительное, так и отрицательное опорное напряжение.Это стабилитрон, номинальное напряжение которого можно регулировать в зависимости от номинала резисторов, подключенных к опорному выводу. Он обычно используется в качестве недорогого источника опорного напряжения в изолированных цепях питания.

Из показанной выше внутренней схемы микросхемы мы можем заметить, что она состоит из NPN-транзистора с операционным усилителем, который имеет точное напряжение 2,5 В на неинвертирующем выводе. Коллектор и эмиттер транзистора образуют катод и анодный вывод IC соответственно.Теперь вы можете думать об ИС как о компараторе, у которого одна сторона компаратора имеет точное 2,5 В, а другая сторона может быть настроена с помощью эталонного вывода.

Это свойство очень удобно для импульсных источников питания, где TL431 может использоваться для сравнения выходного напряжения с желаемым напряжением и обеспечения обратной связи для управления частотой переключения. Обычно вместе с этой установкой используется оптопара для изоляции стороны высокого напряжения. Помимо этого, микросхема находит применение во многих схемах, где можно использовать стабилитрон, некоторые из них перечислены ниже.

Приложения
  • Импульсный режим Источники питания
  • Изолированные цепи питания
  • Компараторы напряжения
  • Цепи регулирования тока

2D модель (ТО-92)

Микросхема также доступна в 8-выводном корпусе. Размеры упаковки ТО-92 указаны ниже

Planet Analog — На первый взгляд простые схемы: регулятор напряжения TL431, часть 1

Трехконтактный стабилизатор напряжения TL431 обычно используется в импульсных преобразователях мощности и контрольно-измерительных приборах в качестве источника опорного напряжения.На первый взгляд он прост, но имеет нюансы, в том числе отсутствующие параметры в спецификациях. Эта серия из шести частей не только охватывает TL431 как таковую, но также демонстрирует множество глубин понимания аналоговых сигналов. Части серии простираются от подводного плавания до подводного плавания с аквалангом, до скафандров и даже батискафов.

Усилитель крутизны

Источник опорного напряжения и шунтирующий стабилизатор TL431 был представлен компанией TI давно, и существует множество источников. Его принципиальная схема с распиновкой TO-92 и SMD показана ниже.

За символом операционного усилителя следует инвертирующий транзистор, так что выходное напряжение (вывод 3) инвертируется относительно входной полярности операционного усилителя. Вход усилителя является дифференциальным и представляет собой разницу напряжений между опорным напряжением В R = 2,495 В ≈ 2,5 В (относительно общей клеммы вывода 2) и напряжением на выводе 1. Усилитель представляет собой усилитель крутизны, для которого его выход представляет собой ток на выводе 3 и является положительным ( на вывод 3, в соответствии с соглашением о портах и ​​фактическим направлением общего тока; общий = статический + инкрементный).Следовательно, увеличение напряжения на выводе 1 на входе + символа усилителя вызывает увеличение выходного тока. Если этот ток падает на нагрузочный резистор R L , то изменение выходного напряжения на контакте 3 будет инвертировано относительно изменения напряжения на контакте 1.

В качестве усилителя ошибки в прямом тракте контура обратной связи V R является входом + для суммирующего блока Σ контура, а υ B является входным напряжением тракта обратной связи на — ввод лета.Следовательно, чтобы упростить рассмотрение полярности, удобно использовать следующие символы: слева — схема TL431, а справа — функциональный эквивалент (блок-схема).

Усилитель дифференциальной крутизны слева имеет усиление

.

Напряжение ошибки контура обратной связи составляет υ E , когда дифференциальный вход работает как лето. Тогда

и выходной ток

Выходное напряжение, развиваемое на сопротивлении выходного узла, r out , таким образом, составляет

Полная блок-схема обратной связи показана ниже, где G = G m x r out . H — это путь обратной связи, который равен υ B / υ O .

Выход TL431 также является его плюсовой клеммой питания. Следовательно, чтобы обеспечить адекватный ток смещения, диапазон выходного тока ограничен до более 1 мА (1,5 мА в некоторых реализациях) для линейного отклика усилителя. Пока что часть кажется достаточно простой.

Пересмотрены регуляторы напряжения: LM317M, 7812, MCP170x, MIC5219 и ICL7660 | автор R.X. Seger

Неподвижный стабилизатор LM7812

LM7812 на 12 В, используемый в обновлении Дымоотвод для самостоятельной пайки . Но с тех пор что-то произошло, возможно, кратковременное короткое замыкание, и температура стружки сильно повысилась, что привело к появлению запаха гари. Падение двенадцати вольт (с нерегулируемого входа 24 В до выхода 12 В) на линейном регуляторе может быть не лучшим подходом, даже с радиатором, а при нормальной работе температура регулятора чрезмерно повышалась.Измерено инфракрасным датчиком температуры при 141ºF!

Я заменил регулятор на другую микросхему с надписью «L7812 7K2»:

, однако я прекратил использовать эту схему, так как нашел сетевой адаптер с выходом 24 В постоянного тока и 12 В постоянного тока. Напряжение не регулируется от этого адаптера, но он работает достаточно хорошо, чтобы использовать его для питания вентилятора ПК с напряжением 12 В для использования в качестве вытяжного устройства:

Иногда вентилятор ускоряется при пиках напряжения в сети, ничего страшного.

USB Vbus к MCP1700–3302 и MCP1702–5002 с малым падением напряжения

Теперь о некоторых других фиксированных регуляторах, хотя они с малым падением напряжения, что позволяет входному напряжению быть достаточно близким к выходному напряжению.

Я заказал Digi-Key по почте и оплатил чеком бесплатную доставку. Загрузите форму .pdf, отредактируйте в Предварительном просмотре, чтобы добавить номера заказов, распечатать, оплатить стоимость штампа, отправить по почте с чеком:

Куплены два похожих регулятора напряжения, MCP1700–3302 на 3,3 В и MCP1702–5002 на 5 В. USB — это распространенное средство подачи питания, а настенные USB-адаптеры питания распространены как грязь. Итак, я разрезал запасной USB-кабель, исследовал мультиметром и припаял его к Vbus (красный провод +5 В) и заземлению (экран):

Подключил к зарядному устройству (используя встроенный USB-порт в этой лампе: Интеллектуальная светодиодная настольная лампа Satechi с сенсорным управлением, регулируемой яркостью, таймером выключения на 1 час и портом для зарядки смартфона (белый)), напряжение выше 5 В.USB обеспечивает не менее 100 мА, обычно 500 мА, но выше требуется согласование.

Найдена небольшая печатная плата для пайки регуляторов напряжения:

Добавлены конденсаторы 1 мкФ на вход и выход (по крайней мере, для регулятора 5 В TODO: также для 3,3 В), как рекомендовано в таблице данных:

Таблица данных говорит, что использовать керамические конденсаторы 1 мкФ, что соответствует маркировке конденсатора «105», но у меня их не было — большинство моих керамических конденсаторов были из этого набора: 300 шт. 30 номинальных керамических конденсаторов 50 В Ассорти набор Ассортиментный набор, который подходит только до 104 (100 нФ = 0.1 мкФ). Поэтому я использовал вместо них электролитические конденсаторы 1 мкФ, стараясь правильно сориентировать, хотя мне их хватило только на стабилизатор 5 В, а не на 3,3 В.

Вот последняя схема:

Подключен к USB, измерено 4,999 В Выход 5 В, а на 3,3 В… всего 3,033? Может ли это расхождение быть связано с отсутствием колпачков байпаса?

Сверхмалошумящий регулятор MIC5219–3.3

Далее: регулятор MIC5219–3.3 с малым падением напряжения (10 мВ при малой нагрузке, 500 мВ при полной нагрузке) для 3.3В. Это корпус SOT23–5, который я раньше не видел, три контакта с одной стороны, два с другой:

Типичное использование из таблицы данных:

Я припаял его с помощью электролита 2,2 мкФ (не имел a tantlum) и 470 пФ 0603 конденсатор для поверхностного монтажа:

Сначала я измерил нулевое напряжение на выходе, так как у меня был контакт включения, привязанный к земле — он предназначен для управления выходом логической схемы, но я вместо этого подключил его прямо на вход. Это вызвало измеримое напряжение на выходе.Однако, учитывая входное напряжение 5 В, я получаю выходное напряжение около 4,5 В и падающее без нагрузки. Дальнейшего расследования не проводил, так как это был запасной чип, для которого я пока не собираюсь использовать по назначению.

Зарядный насос ICL7660 для отрицательного напряжения (разделенные шины ± 5 В)

Зарядный насос ICL7660AIBAZA представляет собой удобную микросхему для отрицания напряжения. Я заказал несколько у Digi-Key, и они пришли в тубусе:

Трубки Digi-Key довольно хорошие, с резиновыми (?) Вставками по краям вместо штифтов, как показано здесь, в этом подвальном контейнере со скидкой:

В любом случае, я припаял ICL7660, как указано в таблице:

Электролитический конденсатор 10 мкФ между контактами № 2 и № 3 (CAP + и CAP-), еще один электролитический конденсатор 10 мкФ между выходом на контакте № 5 и землей.Это единственные требуемые внешние компоненты, что делает ICL7660 таким удобным для инвертирования напряжений. Вот как это выглядит:

С черными проводами в качестве общей земли. Это работает? Питание от настольного источника питания, настроенного на входное напряжение 5,008 В:

Отрицательное напряжение на выходе ICL7660 составляет -4,814 В. Это всего лишь 96% от (отрицательного) входного напряжения. Падение больше, чем я ожидал, но, надеюсь, его хватит для некоторых целей.

Затем я припаял USB-разъем для питания положительного входа:

Черный провод как обычно заземлен, зеленый — отрицательный (-5 В), а красный — тот же нерегулируемый вход USB (+5 В). .Теперь у нас есть источник питания ± 5 В, хотя и нерегулируемый, и полагающийся на источник питания USB Vbus. Нам нужно посмотреть, насколько он выдерживает сравнение с LM317M + делителем напряжения + повторителем напряжения на основе операционных усилителей / источником питания LM324 ± 5 ​​В, разработанным в Электроника для поверхностного монтажа для любителей: проще, чем вы думаете . Во-первых, это, конечно, намного проще!

И он может успешно питать обе схемы, начиная с Изучение троичной логики: вентили TNAND и TAND и Изучение троичной логики: пробник троичной логики :

tl431% 20as% 20voltage% 20regulator% 20in% 20boost% 20converter техническое описание и примечания к применению

1999 — TL431

Аннотация: ltl431 TL431B
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 TL431B) 100 мА TL431B 30 частей на миллион / TL1431 TL431 / TL431A / TL431B TL431 / A ltl431
TL431

Аннотация: TL431D TL431IDM TL431CDM TL431CP TL431ACP TL431ACD TL431IP TL431ILP TL431AILP
Текст: нет текста в файле


OCR сканирование
PDF TL431 / D TL431, TL431 TL431D TL431IDM TL431CDM TL431CP TL431ACP TL431ACD TL431IP TL431ILP TL431AILP
tl431

Аннотация: Примечания по применению TL431 tl431g TL431CSF TL431 SOT-23 TL431C схемы приложений tl431 TL431ATA 431 регулятор tl431 htc
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 / A / C 50PPM / ОТ-89 ОТ-23 TL431.TL431 Примечание по применению TL431 tl431g TL431CSF TL431 СОТ-23 TL431C Цепи применения tl431 TL431ATA 431 регулятор tl431 htc
TL431

Аннотация: tl431 sot23 TL431 application note tl431 принципиальная схема 2N222 TL431 sot89 431 sot-23 2n222 SOT23 lm7805 htc TL431 An
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 / A TL431 TL431 tl431 sot23 Примечание по применению TL431 принципиальная схема tl431 2N222 TL431 sot89 431 сот-23 2n222 SOT23 lm7805 htc TL431 An
TL431

Резюме: МАРКИРОВКА 431 РЕГУЛЯТОР sot23 TL431csf TL431 SOT-23 TL431 инструкция по применению tl431g sot23 tl431 маркировка TL431 5v прецизионный шунтирующий регулятор 431431 регулятор
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 / A / C 50PPM / ОТ-89 ОТ-23 TL431.TL431 МАРКИРОВКА 431 РЕГУЛЯТОР sot23 TL431csf TL431 СОТ-23 Примечание по применению TL431 tl431g sot23 tl431 маркировка TL431 5 В прецизионный шунтирующий регулятор 431 431 регулятор
tl431

Аннотация: Транзисторный эквивалент tl431 2n 2483 S / BIP / SCB345100 / B / 30/10 / SMD КОНДЕНСАТОРЫ 106 c
Текст: нет текста в файле


OCR сканирование
PDF TL431 / D TL431, tl431 Эквивалент транзистора tl431 2н 2483 КОНДЕНСАТОРЫ S / BIP / SCB345100 / B / 30/10 / SMD 106 c
2003 — TL431

Аннотация: TL431AA Примечания по применению TL431 LM7805 100 мА TL431A Эквивалент TL431 Ограничение тока TL431 Эквивалент MC7805 Регулятор напряжения LM7805 для схем приложения 92 TL431
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 / TL431A TL431 / TL431Aare 100 мА TL431 TL431AA Примечание по применению TL431 LM7805 100 мА TL431A Эквивалент TL431 Ограничение тока TL431 Эквивалент MC7805 Регулятор напряжения LM7805 to92 Цепи применения tl431
TL431

Аннотация: Примечания по применению TL431 tl4311 принципиальная схема tl431 TL431 Пульсации TL431 TL431 motorola TL431C распиновка Motorola TO92 triac tl431 на полупроводнике
Текст: нет текста в файле


OCR сканирование
PDF TL431 / D TL431, TL431 / D TL431 Примечание по применению TL431 tl4311 принципиальная схема tl431 TL431 An TL431 рябь TL431 моторола Распиновка TL431C motorola TO92 симистор tl431 на полупроводнике
2003 — UTC7805

Реферат: TL431 TL431 инструкция по применению TL431 UTC TL431-NS TL431 5v 431 схема выводов регулятора tl431 431N TL431 источника тока
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 TL431 ОТ-89 ОТ-23 100 мА.50 частей на миллион / QW-R103-003 UTC7805 UTC7805 Примечание по применению TL431 TL431 UTC TL431-NS TL431 5 В 431 регулятор схема контактов tl431 431N Источник тока TL431
2001 — TL431

Аннотация: Примечание по применению TL431 Ограничение тока TL431 TL431AA Эквивалент TL431 TL431A Источник тока TL431 Приложение TL431 tl431a DIP TL431 стабилитрон
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 / TL431A TL431 / TL431Aare 100 мА TL431 Примечание по применению TL431 Ограничение тока TL431 TL431AA Эквивалент TL431 TL431A Источник тока TL431 Приложение TL431 tl431a DIP TL431 стабилитрон
2002 — tl431

Резюме: Указание по применению TL431 Программируемый шунт TL431 1.0,2 tl431aa регулятор напряжения LM7805 to92 tl431a DIP LM7805 100 мА прикладные схемы tl431 tl431a ограничение тока TL431
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 / TL431A 100 мА 50 частей на миллион / TL431 / TL431Aare tl431 Примечание по применению TL431 Программируемый шунт TL431 1.0.2 tl431aa Регулятор напряжения LM7805 to92 tl431a DIP LM7805 100 мА Цепи применения tl431 tl431a Ограничение тока TL431
2002 — TL431

Резюме: Указание по применению TL431 Программируемый шунт TL431 1.0.2 Программируемые схемы Fairchild TL431 1.0.2 Цепи приложений TL431 Приложение TL431 TL431A tl431a to92 Источник тока TL431 Эквивалентный пакет TL431
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 / TL431A TL431 / TL431Aare 100 мА TL431 Примечание по применению TL431 Программируемый шунт TL431 1.0.2 Fairchild TL431 программируемый 1.0.2 Цепи применения tl431 Приложение TL431 TL431A tl431a to92 Источник тока TL431 Эквивалентный пакет TL431
2000 — Нет в наличии

Аннотация: абстрактный текст недоступен
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 / TL431A TL431 / TL431Aare 100 мА
1999 — TL431B

Аннотация: TL431 TL431 эквивалент TL431C вывод TL431 прикладные схемы транзистора 431A ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ TL431AIDM TL431BCDM TL431CDM TL431IDM
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 / TL431A / TL431B TL431 / TL431A / TL431B TL431.TL431 / A TL431B TL431 Эквивалент TL431 Распиновка TL431C Цепи применения tl431 транзистор 431А ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ TL431AIDM TL431BCDM TL431CDM TL431IDM
TL431

Аннотация: Motorola TO92 Triac loop control TL431 TL431C pin out MC7805 CK TL431CDT TL431AID l431AC av dm he no TL431 motorola
Текст: нет текста в файле


OCR сканирование
PDF TL431 / D TL431 / D TL431 motorola TO92 симистор контур управления TL431 Распиновка TL431C MC7805 CK TL431CDT TL431AID l431AC av dm he no TL431 моторола
2005 — TL431K

Аннотация: Приложение TL431K TO92 TL431 utc tl431k TL431 UTC TL431T TL431 5.0в ТО-92 tl431k СОТ-89 TL431KA TL431AF
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 TL431 ОТ-89 100 мА. 50 частей на миллион / QW-R103-003 TL431K TL431K TO92 Приложение TL431 utc tl431k TL431 UTC TL431T TL431 5,0 В TO-92 tl431k СОТ-89 TL431KA TL431AF
2002 — tl431

Аннотация: схемы применения tl431 FAIRCHILD MC7805 tl431a DIP tl431a to92 TL431ACD TL431ACLP tl431aa LM7805 регулятор напряжения to92 TL431A
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 / TL431A 100 мА 50 частей на миллион / TL431 / TL431Aare TL431ACZX TL431ACZ TL431ACD TL431ACLP TL431ACLPX Ан-9018-3: tl431 Цепи применения tl431 FAIRCHILD MC7805 tl431a DIP tl431a to92 tl431aa Регулятор напряжения LM7805 to92 TL431A
TL431

Реферат: СОТ-23 КОД МАРКИРОВКИ 431431 сот-23 tl431 сот-23 сот 23 код маркировки 431 TL431 инструкция по применению TL431 сот упаковка сот-23 TL431C 431 сот 23 регулятор TL 431
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 / A / C 50PPM / ОТ-89 ОТ-23 TL431.TL431 sot-23 КОД МАРКИРОВКИ 431 431 сот-23 tl431 сот-23 сот 23 код маркировки 431 Примечание по применению TL431 TL431 сот пакет сот-23 TL431C 431 сот 23 Регулятор TL 431
2011-TL431

Аннотация: Примечание по применению TL431 TL431A lm7805 100 мА TL431 источник тока TL431 приложение замена TL431 эквивалентный пакет TL431 LM7805 Fairchild Программируемый TL431 1.0.2
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 / TL431A TL431 / TL431A 100 мА DS400301 TL431 Примечание по применению TL431 TL431A lm7805 100 мА Источник тока TL431 Приложение TL431 tl431 замена Эквивалентный пакет TL431 LM7805 Программируемый Fairchild TL431 1.0,2
2010 — Код маркировки компонентов SOT23 KA

Аннотация: Диоды-стабилизаторы тока TL431 sot23 TL431 TL431ASA TL431BSA прецизионный шунтирующий регулятор 431 sot23 tl432asa tl432 KA SOT23
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 / TL432 TL431 TL432 100 мА. TL431 DS35044 Код маркировки компонента SOT23 KA Диоды регулятора тока sot23 TL431 TL431ASA TL431BSA прецизионный шунтирующий регулятор 431 sot23 tl432asa KA SOT23
1999 — т.р. TL431

Аннотация: Указание по применению TL431 IC TL431c 12v TL431 TL431 эквивалентный лом TL431BCPK TL431 5v TL431B LTL431
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431 TL431A TL431B TL431 / TL431A / TL431B TL431.TL431B) 100 мА TL431B TL431 / A TR TL431 Примечание по применению TL431 Микросхема TL431c 12v Эквивалент TL431 лом TL431BCPK TL431 5 В LTL431
2008 — эквивалент транзистора tl431

Аннотация: Транзистор TL431 транзистор TL431 to92 транзистор TL431 TL431 TL431 5.0v TO-92 TL431ACT TRIAC 226b транзистор TL431 to-92 tl431aidr2g
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431, NCV431A, Эквивалент транзистора tl431 Транзистор TL431 транзистор TL431 to92 транзистор TL431 TL431 TL431 5.0в ТО-92 TL431ACT TRIAC 226 b транзистор TL431 к-92 tl431aidr2g
TL4311

Аннотация: TL431M1 TL431 8pin TL431 sot89 TL431N tl4316 TL431 IT TL431 tl431 прикладные схемы TL431 приложение
Текст: нет текста в файле


OCR сканирование
PDF TL431 150 мА ОТ-89 TL431 tl4311 TL431M1 TL431 8pin TL431 sot89 TL431N tl4316 IT TL431 Цепи применения tl431 Приложение TL431
1978 — TL431IPKR

Аннотация: Примечание по применению TL431 TL431A TL431CPKR SLVS005 TL431 TL431 SOT-23 tl431 sot-89
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431, TL431A SLVS005M TL431 TL431A TL431IPKR Примечание по применению TL431 TL431CPKR SLVS005 TL431 СОТ-23 tl431 сот-89
1978 — ТИ 431AC

Аннотация: T431 Texas tl431 Tl431 Texas TL431ILPM TL431ACLPR TL431ACDR TL431CLPM SLVS005 tl431 sot23 texas
Текст: нет текста в файле


Оригинал
PDF TL431, TL431A SLVS005P TL431A TL431 TI 431AC T431 Техас tl431 Tl431 Техас TL431ILPM TL431ACLPR TL431ACDR TL431CLPM SLVS005 tl431 sot23 техас

Замыкание контура с помощью популярного шунтирующего регулятора

Чтобы просмотреть PDF-версию этой статьи, щелкните здесь.

Большинство автономных и телекоммуникационных источников питания нуждаются в методе изоляции относительно высокого входного напряжения от выходов с более низким напряжением для обеспечения безопасности, изоляции от скачков напряжения, вызванных молнией, и устранения проблем с контуром заземления. Для передачи сигнала через эту границу изоляции используются различные методы, наиболее распространенными из которых являются импульсные трансформаторы или оптопары. Эти устройства предоставляют средства для передачи сигнала ошибки вторичной стороны, сигнала синхронизации или сигнала управления затвором через эту границу обратно на первичную сторону.

На рис. 1 показан типичный обратноходовой источник питания с силовым трансформатором и оптопарой для обеспечения высоковольтной изоляции. Контроллер UCC3809 обеспечивает управление текущим режимом первичного силового каскада. Это достигается путем объединения напряжения, генерируемого первичным резистором считывания тока и выходным транзистором оптопары. Комбинированный сигнал содержит информацию об ошибках по току и выходному напряжению и служит для установки первичного тока переключателя питания и рабочего цикла.Более высокий ток в выходном транзисторе оптопары приводит к увеличению напряжения на выводе FB контроллера, тем самым уменьшая пиковый первичный ток и эффективно понижая выходное напряжение. Следовательно, меньший ток в выходном транзисторе оптопары, например, при включении питания, приведет к увеличению тока и выходного напряжения.

Для поддержания стабилизации выходного напряжения выходное напряжение сравнивается с внутренним опорным напряжением TL431. Разница между опорным напряжением и разделенным выходным напряжением увеличивается внутренним операционным усилителем, который преобразует это напряжение ошибки в пропорциональный ток ошибки.Затем этот ток проходит через диод оптрона, передавая сигнал ошибки на первичный контроллер. Создавая сигнал ошибки на вторичной стороне, а не пытаясь передать сигнал на первичную обмотку, который пропорционален выходному напряжению, можно минимизировать влияние нелинейности оптопары и больших вариаций усиления. Выходной ток оптопары зависит от его коэффициента передачи тока и тока, генерируемого TL431.

Внутренние функциональные блоки TL431 состоят из 2.Опорное напряжение 5 В подключено к отрицательному входу операционного усилителя, а выход операционного усилителя используется для управления базой транзистора с открытым коллектором. На рис. 2 показан упрощенный эквивалент модели SPICE TL431. В (рис. 2) , G1 представляет собой управляемый напряжением источник тока, функциональный эквивалент операционного усилителя и выходного транзистора TL431. Приращение напряжения к току велико на низких частотах, но уменьшается на более высоких частотах из-за ограниченной полосы пропускания TL431. В упрощенной модели (рис. 2) полюс моделируется конденсатором CInt.Поскольку выход TL431 может принимать только ток, подтягивающий резистор на катодном выводе гарантирует напряжение, превышающее минимально необходимое для работы 2,5 В, а также обеспечивает минимальный требуемый ток потребления 1 мА. Соотношение резисторов R8 / R16 и опорное напряжение 2,5 В TL431 задают выходное напряжение постоянного тока преобразователя. Хотя R16 используется для установки выходного постоянного напряжения преобразователя, он практически не влияет на коэффициент усиления усилителя ошибки переменного тока, который определяется от катодного вывода TL431 к Vout. Это связано с тем, что вход REF TL431 (контакт 8) является виртуальным заземлением и поддерживается постоянным по частоте, что не позволяет протекать переменному току в R16.По этой причине, если требуется изменение выходного напряжения постоянного тока, разработчик должен изменить R16, а не R8. Следовательно, R16 можно игнорировать в модели переменного тока, и только R8 и значения обратной связи R14, C15 и C13 определяют частотную характеристику усилителя ошибки.

На рис. 3 показана простая SPICE-модель оптопары. Оптрон можно смоделировать как источник тока с регулируемым током, при этом коэффициент усиления определяет коэффициент усиления. Большинство оптопар, используемых в источниках питания, не имеют очень высокой пропускной способности.Чтобы смоделировать это, конденсатор CInt был добавлен к Рис. 3 . Он помещает полюс средней частоты в ответ оптопары. Его оценочное значение может быть рассчитано с помощью Рис. 3 , найдя характеристики времени спада оптопары и сопротивление испытательной нагрузки на время спада. Коэффициент усиления по напряжению оптопары задается его CTR, а также эквивалентной внутренней емкостью и подключенными к нему внешними компонентами. Например, в (рис. 1) , при размахе 1 В на резисторе, возбуждающем анодное напряжение оптопары (при сохранении постоянного выхода катода TL431 и CTR оптопары = 1), на U1-выводе 1 отображается 2 В.Отношение R12 к R9 и CTR устройства задают усиление оптопары, которое в данном случае составляет примерно 6 дБ. Резистор R13 не влияет на усиление, потому что оптопара действует как источник тока, и только напряжение, воспринимаемое контроллером относительно земли, влияет на усиление.

Как показано в блок-схеме , рис. 4, каскадов усиления, составляющих контур управления для схемы в , рис. 1, , блок усилителя ошибки (TL431) находится в прямом тракте, а не в тракте обратной связи.Кроме того, обратите внимание, что в этой схеме есть только один тракт обратной связи. Сама оптопара не зависит от изменений выходного напряжения. Цепь смещения, состоящая из R3, D3 и Q1, фиксирует постоянное напряжение на анодном пути оптопары. Это устраняет любую зависимость оптопары от выходного напряжения, нагрузки и входной линии от изменений характеристик усиления по переменному току. Эта независимость от выходного напряжения может упростить работу по стабилизации контура управления, но с дополнительными расходами на компоненты схемы смещения.

На рис. 5 показан альтернативный способ подключения оптопары. Ток оптопары теперь определяется разницей между выходным напряжением и напряжением ошибки.

При создании этого соединения второй внутренний цикл вводится в блок-схему в Рис. 6 . Внутренний контур служит для стабилизации вариаций усиления оптопары и ускорения отклика контура управления, обеспечивая альтернативный тракт управления, чтобы сигнал ошибки не проходил через усилитель ошибки.

Смоделированное усиление по переменному току различных блоков внутреннего контура показано в Рис. 7 . Передаточная функция силового каскада — это Vo / D, основанная на модели, описанной Форперианом (см. Ссылки), и показывает низкочастотный разрыв, создаваемый выходными конденсаторами и сопротивлением нагрузки. Он также имеет два нуля: один устанавливается ESR выходного конденсатора, а ноль правой полуплоскости устанавливается при непрерывном режиме работы. Блок усиления оптопары, обозначенный как D / C, основан на упрощенной модели Рис.3 . Он показывает полюс примерно на 20 кГц и характерен для данной оптопары. В этом примере никакой дополнительной компенсации контура не было, и эти два блока просто суммировались вместе, причем Vo / C определяли мощность разомкнутого контура / усиление каскада оптопары. Эффект закрытия внутреннего цикла можно увидеть в ответе, определяемом Vo / B. Поскольку обратная связь равна единице, усиление внутреннего контура снижается почти до 0 дБ на более низких частотах, а на более высоких частотах отслеживается усиление разомкнутого контура.Интересно, что замыкание контура перемещает полюс низких частот с 300 Гц на более 3 кГц.

На рисунке 8 показаны ответы на закрытие внешнего цикла. Отклик внутреннего контура с обратной связью повторяется, и отображается запланированный отклик усилителя ошибки на усилителе ошибки. Усилитель второго типа сконфигурирован с установкой нуля интегратора низких частот на той же частоте, что и полюс внутреннего контура. Кроме того, полюс размещается на частоте, намного превышающей запланированную частоту кроссовера 5 кГц.Этот высокочастотный полюс добавлен к компенсации TL431, чтобы предотвратить усиление шума переключения TL431 и искажение характеристик управления. Положение нуля в компенсации TL431 можно увидеть на этом рисунке примерно на 3,5 кГц, и оно было выбрано для совмещения с полюсом усиления каскада мощности / оптопары с обратной связью. Когда внешний контур замыкается вокруг TL431, общее усиление замкнутого контура является суммой усиления замкнутого контура мощности / оптопары (Vo / B) и усиления усилителя ошибки (B / A).Коэффициент усиления внешнего замкнутого контура определяется как Vo / A и имеет полосу пропускания приблизительно 4 кГц.

Рис. 9 представляет основную причину добавления сложности двух контуров в конструкцию TL431. Он представляет собой выходной импеданс двух разных конструкций, имеющих одинаковую частоту кроссовера через контур оптопары. Выходной импеданс был определен путем добавления источника тока 1 А параллельно нагрузочному резистору и измерения изменения выходного напряжения в зависимости от частоты. Зеленая кривая представляет собой выходное сопротивление источника питания без внутреннего контура.Красная кривая представляет собой выходной импеданс двухконтурного источника питания. С двумя контурами выходное сопротивление источника питания уменьшается в четыре раза. Это означает, что для данного переходного процесса нагрузки изменение выходной мощности источника питания может быть уменьшено в четыре раза без необходимости увеличения общей полосы пропускания контура до более высоких частот. Другие преимущества этого подхода включают стабилизацию изменения коэффициента усиления оптопары за счет использования первого контура и уменьшение количества деталей, что приводит к повышению надежности, меньшему размеру и снижению стоимости.

Список литературы

  1. Динвуди, Лиза, «Обзор конструкции: изолированный обратный преобразователь мощностью 50 Вт с использованием контроллера первичной стороны UCC3809, примечания по применению Unitrode U-165», Техническая книга по продуктам управления источниками питания Texas Instruments.

  2. Чжан, Йованович, Ли; «Конструктивные соображения и оценка производительности синхронного выпрямления в обратноходовых преобразователях», IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 13, No. 3, May 1998 .

  3. Ридли, Рэй, «Серия дизайнеров, Часть V, Моделирование управления в токовом режиме», Журнал Switching Power, 2001 .

  4. Форпериан, Ватче, «Упрощенный анализ преобразователей ШИМ с использованием модели переключателя ШИМ, часть 1: режим непрерывной проводимости», IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.