Полный аналог

Программа схемотехнического моделирования SwitcherCAD 3. Часть IV — Компоненты и технологии

Все статьи цикла.

В папке My_Examples, хранящейся по ссылке  содержатся файлы для демонстрации возможностей LTspice/SwitcherCAD III.

Папка My_Project включает в себя файлы:

• TL431.asc — схема макромодели TL431;
• TL431_test_pulse.asc — схема тестирования TL431 в режиме компаратора;
• TL431_test_freq.asc — схема тестирования TL431 в режиме усилителя переменного тока;
• TL431_test_temp.asc — схема для температурного анализа TL431;
• Regulator_dc.asc — схема стабилизатора напряжения для анализа на постоянном токе;
• Regulator_tr.asc — схема стабилизатора напряжения для расчета передаточной функции на постоянном токе;
• Regulator_ac.asc — схема стабилизатора напряжения для анализа устойчивости;
• Regulator_ac1.asc — то же самое, но для построения годографа Найквиста;
• Regulator_tran.asc — схема стабилизатора напряжения для анализа качества регулирования.

Файл My_Lib.lib содержит описание макромодели микросхемы TL431.

В папке My_Sym описания символов компонента TL431:

• TL431.asy — символ с атрибутом «тип компонента» Cell;
• TL431_test.asy — символ с атрибутом «тип компонента» Block.

Чтобы воспользоваться предлагаемыми примерами, необходимо поместить файл My_Lib.lib в папку sub, папку My_Sym в папку sum, а папку My_Project в папку SwCADIII установленной программы.

Файл TL431.asc — это схема макромодели регулируемого стабилитрона TL431, созданная на основе принципиальной схемы, представленной в [2]. Эта модель, в отличие от известных SPICE-моделей микросхемы TL431, обеспечивает удовлетворительные результаты моделирования во всех вариантах применения, предлагаемых производителем микросхемы. Приведем текст модели, содержащийся в файле My_Lib.lib :

.subckt TL431 A C R
*TL431 Reference
*Model for LTSpiceSwCADIII, Orcad, Micro-Cap
* Designed by M.Pushkarev, Uljanovsk, Russia, 10/07/2008
Q1 N011 N011 A QN
Q2 C R N005 QN
Q3 N003 N003 R QN
Q4 N012 N011 N014 QN 2
Q5 N004 N004 N001 QP
Q6 N004 N005 N008 QN
Q7 N010 N012 A QN
Q8 N003 N004 N002 QP
Q9 N003 N013 A QN
Q10 C N003 N006 QN
Q11 C N007 A QN 3
R1 N009 N011 2.4k TC=2E-3, -2E-5
R2 N005 N009 3.28k TC=2E-3, -2E-5
R3 N009 N012 7.2k TC=2E-3, -2E-5
R4 N014 A 800 TC=1.8E-3
R5 C N001 800 TC=1.8E-3
R6 N008 N010 4k TC=2E-3, -2E-5
R7 N013 N011 1k
R8 C N002 800 TC=1.8E-3
R9 N007 N006 150
R10 N007 A 10k
D1 A N003 QD
D2 A C QD
C1 N010 N012 20p
C2 C N003 20p
.model QD D (is=10e-15)
.model QN NPN(is=5e-15 BF=120 Cje=.5p Cjc=.5p Rb=500)
.model QP LPNP(is=5e-15 BF=50Cje=.3p Cjc=1.5p Rb=250)
.backanno
.ends TL431

Описание макромодели начинается строкой, включающей в себя директиву .SUBCKT, имя макромодели и имена выводов, расположенных в порядке, аналогичном порядку размещения их в символе компонента. Следующие три строки — комментарий, не оказывающий влияния на моделирование. Далее несколько строк, определяющих подключение транзисторов Q1–Q11. Транзисторы записаны подряд и в порядке возрастания позиционных обозначений исключительно только для удобства чтения файла. Порядок следования элементов схемы макромодели на анализ влияния не оказывает. Для транзисторов Q4 и Q11 показано количество параллельно включенных структур, 2 и 3 соответственно. Для большинства резисторов наряду с номинальным значением сопротивления указаны температурные коэффициенты сопротивления, которыми в основном определяется температурная зависимость опорного напряжения. Модели диода и транзисторов из множества параметров содержат только существенно необходимые. Описание заканчивается строками с директивами .BACKANNO и .ENDS.

В папке My_Sym есть два файла — TL431_test.asy и TL431.asy — с описаниями символов TL431_test и TL431. Символ TL431_test, имеющий атрибут Symbol Type — Block, использован в проектах TL431_test_pulse.asc и TL431_test_freq.asc, позволяющих продемонстрировать иерархические проекты с тестированием микросхемы TL431, включенной в качестве компаратора и в качестве усилителя.

Первый из проектов с результатами анализа показан на рис. 17 (см. КиТ № 11 `2008, стр. 136). В левом верхнем углу рисунка — схема тестирования регулируемого стабилитрона в режиме компаратора TL431_test_pulse.asc. В правом нижнем углу собственно схема микросхемы TL431 — TL431_test.asc. В правом верхнем углу — результаты моделирования, где показаны графики входного напряжения V(in) и тока коллектора транзистора Q11 микросхемы Ic(x1:Q11).

Файл TL431_test_temp.asc после открытия демонстрирует схему проверки поведения компонента TL431 при изменении температуры. В этом проекте используется символ TL431.asy, не допускающий редактирования в составе схемы. Схема и результат моделирования изображены на рис. 36.

Рис. 36. Анализ температурного дрейфа модели микросхемы TL431

Файл Regulator_dc.asc — несложная схема стабилизатора напряжения с выходным напряжением 12 В и током нагрузки до 300 мА. Допустимый диапазон изменения входного напряжения — 13–30 В. Схема и результат моделирования изображены на рис. 37.

Рис. 37. Анализ схемы стабилизатора напряжения на постоянном токе

Схема стабилизатора включает в себя транзисторы, модели которых отсутствуют в библиотеке standard.bjt. Один из возможных способов использования сторонних библиотек, который и применен в данном примере, поместить модели компонентов на листе схемы. Достоинство такого решения: проект запускается на любом компьютере, вне зависимости от места установки программы и наличия соответствующих библиотек.

На листе схемы помещены четыре директивы моделирования:

.dc Vin 15 30 1
.step param I list 100m 200m
.meas V(in) trig V(out)=12.022 targ V(out)=12.0225
.save V(out)

Они предусматривают анализ поведения схемы на постоянном токе при изменении входного напряжения в диапазоне 15–30 В с шагом 1 В и двух значениях тока нагрузки (100 и 200 мА), с измерением входного напряжения при двух значениях выходного напряжения (12,022 и 12,0225 В) и выводом графика выходного напряжения V(out) непосредственно в процессе моделирования.

В окне графиков подключены два курсора: первый курсор к синему графику, соответствующему току нагрузки 100 мА, второй — к красному графику, соответствующему току нагрузки 200 мА. По данным таблички Cursor Step Information видно, что курсор 2 подключен к графику, соответствующему ступени тока 200 мА, и полученному за второй проход моделирования из двух проходов. В диалоговом окне показаны координаты и разности координат курсоров. На рис. 38 приведен фрагмент .log-файла, открытого по команде View>SPICE Error Log, с результатами измерений по директиве .MEAS.

Рис. 38. Фрагмент .log-файла

На рис. 39 показан результат моделирования передаточной характеристики стабилизатора по постоянному току (файл проекта Regulator_tr.asc) по директиве:

.tr V(out) Vin.

Рис. 39. Параметры передаточной характеристики по постоянному току

Отчет представляет результаты вычислений коэффициента передачи, входного и выходного сопротивлений.

Файл Regulator_ac.asc — это схема стабилизатора напряжения, подготовленная для .AC-анализа с целью проверки устойчивости. Методика такого анализа изложена в [3, 4]. Схема и результат моделирования показаны на рис. 40. Роль источника возмущения в цепи отрицательной обратной связи играет независимый источник напряжения Vtest. Директивами моделирования

.ac dec 100 1 10MEG
.step param C list 1p 4.7n

задан анализ с логарифмическим декадным изменением частоты и со 100 отображаемыми точками в каждой декаде в полосе частот от 1 Гц до 10 МГц, при двух значениях корректирующей емкости С1: 1 пФ и 4,7 нФ.

Рис. 40. Анализ устойчивости по ЛАЧХ и ЛФЧХ

Директива

.options gmin=1E-9

обеспечивает нормальное завершение процесса моделирования. При значении gmin = 1E-12, установленном по умолчанию, попытка анализа схемы при C1 = 1 пФ заканчивается сообщением об ошибке Analysis Failed: Iteration Limit reached.

В окне графиков изображен график –V(out)/V(test). Результаты моделирования представляют собой логарифмические амплитудночастотную (ЛАЧХ) и фазочастотную (ЛФЧХ) характеристики разомкнутой системы. Знак «–» приводит график ЛФЧХ к виду, принятому при анализе систем автоматического регулирования [5]. Запас по фазе составляет около –22° и 41° для значений корректирующей емкости 1 пФ и 4,7 нФ соответственно. При значении корректирующей емкости, равном 1 пФ, схема неустойчива. На практике для гарантии устойчивости рекомендуется иметь запас по фазе не менее 30°. На рис. 41 представлен результат моделирования этой схемы (файл проекта Regulator_ac1.asc) в диапазоне частот 10 кГц – 10 МГц в виде годографа Найквиста. Характеристика, соответствующая значению корректирующей емкости 1 пФ, охватывает точку с координатами (–1, j0), что свидетельствует о неустойчивости схемы.

Рис. 41. Анализ устойчивости по годографу Найквиста

Качество регулирования в стабилизаторе напряжения можно оценить по реакции на скачок тока нагрузки. Файл Regulator_tran.asc — это проект для анализа стабилизатора напряжения при скачкообразном изменении тока нагрузки от 0 до 300 мА и обратно. Директивами моделирования

.tran 0.8m
.step param C list 1n 4.7n

задан анализ переходного процесса на временном отрезке 0–1,5 мс при двух значениях корректирующей емкости: 1 и 4,7 нФ.

Судя по графикам на рис. 42, величина корректирующей емкости сказывается не только на устойчивости схемы, но и на реакции на скачок нагрузки. Увеличение корректирующей емкости ведет к росту амплитуды выбросов, увеличивает время переходного процесса и его колебательность, что ухудшает качество регулирования.

Рис. 42. Анализ переходного процесса

Чтобы вызвать панель настройки, используется команда меню Tools>Control Panel, в которой конфигурируются режимы работы LTspice/SwitcherCAD III.

LTspice сжимает .raw-файлы данных в процессе их генерации. Сжатый файл может быть в 50 раз меньше, чем несжатый. Сжатие выполняется с потерями. Окно панели настройки (рис. 43) позволяет управлять потерями при сжатии:

• ASCII файлы данных (ASCII data fieles).
• Сжатие только при анализе переходных процессов (Only compress transient analyses).
• Включение сжатия первого порядка (Enable 1st Order Compression).
• Включение сжатия второго порядка (Enable 2nd Order Compression).
• Удалив метки в обеих ячейках, можно полностью отключить сжатие данных.
• Размер окна (Window Size (No. of Points)): максимальное количество точек, которые будут сжаты до двух граничных точек.
• Относительная погрешность (Relative Tolerance): относительная погрешность, допустимая между сжатыми и несжатыми данными.
• Абсолютная погрешность по напряжению, В(Absolute Voltage tolerance[V]): погрешность по напряжению, обеспечиваемая алгоритмом сжатия.
• Абсолютная погрешность по току, А (Absolute Current tolerance[A]): погрешность по току, обеспечиваемая алгоритмом сжатия.

Рис. 43. Окно настройки Compression

Эти параметры настройки сжатия не запоминаются. При перезагрузке программы будут применены установки по умолчанию. Они доступны на панели управления в диагностических целях. Погрешность и размер окна могут быть определены установкой параметров PROTELTOL, PLOTVNTOL, PLOTABSTOL и PLOTWINSIZE в .OPTION-директивах, размещаемых как SPICE-директивы на схеме.

Окно Operation изображено на рис. 44. Параметры настройки, отмеченные звездочкой [*], сохраняются при перезапусках программы:

• Размещение окон по умолчанию (Default Window Tile Pattern): размещение окон в многооконном режиме по умолчанию можно сделать вертикальным.
• Вывод графиков (Marching Waveforms): если ячейка помечена, обеспечивается отображение графиков непосредственно в процессе анализа по мере готовности результатов.
• Генерация расширенного листинга (Generate Expanded Listing): в файл SPICE Error Log добавляется расширенный список соединений, включающий в себя список соединений использованных в схеме макромоделей. Для макромоделей, описываемых бинарными файлами, правило не действует.
• Открытие демонстрационных схем (Open Demo circuits as regular schematics): с использованием команды File>Open открываются демонстрационные схемы .SwCADIII libapp*.app. Видимы все SPICE-команды. Схема может быть отредактирована и сохранена в новом файле. Команды с двойными точками «..» показывают возможные режимы анализа. Исполняются после редактирования SPICE-директив команды с одной точкой.
  Примечание. Каталога .SwCADIIIlibapp в текущей версии программы нет, возможно, он присутствовал в первых версиях программы.
• Не давать предупреждения при использовании предварительных моделей (Don’t warn when using preliminary models): отключение предупреждающего сообщения для всех предварительных моделей.
• Автоматическое удаление .raw-файлов (Automatically delete .raw files): файлы данных графиков автоматически удаляются после закрытия моделируемой схемы. Это существенно уменьшает объем дискового пространства, используемого LTspice, но требует повторного запуска моделирования в следующем сеансе моделирования данной схемы.
• Автоматическое удаление .net-файлов (Automatically delete .net files): после закрытия моделируемой схемы автоматически удаляются .net-файлы со списком соединений. Это небольшие временные файлы, их удаление делает папку с результатами анализа более аккуратной. Они определяют электрические связи в схеме для симулятора LTspice. Некоторые пользователи предпочитают не удалять эти файлы, используя их в дальнейшей работе.
• Автоматическое удаление .log-файлов (Automatically delete .log files): после закрытия моделируемой схемы автоматически удаляются .log-файлы. Эти файлы содержат различные статистические данные процесса моделирования, типа времени, затраченного на моделирование, предупреждения и сообщения об ошибках, параметры шага, используемого в .STEP/.TEMP/.DC анализах.
• Папка для временных файлов (Directory for Temporary Files): в ячейке показан путь к папке для временного хранения графиков и файлов обновления.

Рис. 44. Окно настройки Operation

Эти настройки используются, когда не указывается, состояние каких конкретных узлов должно быть сохранено при моделировании. Используются настройки Save Device Currents, Save Subcircuit Node Voltages и Save Subcircuit Device Currents. Настройка Save Internal Device Voltages используется только для внутрифирменного развития программы. Окно Save Defauls изображено на рис. 45:

• Сохранить токи устройств (Save Device Currents): пометьте, чтобы отобразить токи приборов и через порты. Это потребуется для отображения графиков рассеиваемой мощности.
• Сохранить узловые потенциалы макромоделей (Save Subcircuit Node Voltages): отметьте, чтобы отобразить напряжения в иерархических проектах.
• Сохранить токи в приборах макромодели (Save Subcircuit Device Currents): отметьте, чтобы отобразить токи в иерархических проектах.
• Не сохранять Ib(), Ie(), Is(), Ig() (Don’t save Ib(), Ie(), Is(), Ig()): при этом сохраняются только токи коллектора (стока) транзисторов для сокращения размера выходного .data-файла. Полезно в проектах интегральных схем, но означает отсутствие множества данных, необходимых для расчета мощности, рассеиваемой транзисторами.

Рис. 45. Окно настройки Save Defaults

Это окно (рис. 46) позволяет изменять настройки по умолчанию для LTspice. Эти настройки могут быть отменены для конкретного проекта при задании в нем режимов. Обычно эти настройки оставляются такими, как есть. При частом обновлении программы можно нажать Reset to Default Values, чтобы перезагрузиться к текущим рекомендованным настройкам.

Рис. 46. Окно настройки SPICE

Есть один параметр, который рекомендуется изменять: TRTOL. В коммерческих SPICE-программах он по умолчанию равен 7. В LTspice параметр по умолчанию равен 1, для того, чтобы при моделировании с использованием макромоделей ИИП уменьшить вероятность появления артефактов в графиках. TRTOL в большей степени затрагивает стратегию timestep, чем непосредственно влияет на точность моделирования. Для моделирования на уровне транзисторов значение больше 1 — обычно лучшее решение. Можно заметить, что скорость удваивается, если увеличивать TRTOL, что неблагоприятно воздействует на точность моделирования. Установленное значение TRTOL сохраняется при перезапуске программы. Большинство традиционных SPICE-параметров, определяющих точность, (GMIN, ABSTOL, RELTOL, CHGTOL, VNTOL) не сохраняется при перезапуске программы. Если желательно использовать настройки, отличные от установленных по умолчанию, необходимо написать директиву .OPTION, задающую необходимые значения, и поместить ее в схему, либо записать настройки в файле .INC.

Важно и то, какое вычислительное ядро использовано. LTspice содержит две полных версии SPICE. Одна называется нормальной, другая — альтернативной. Альтернативное вычислительное ядро применяет отличающуюся свертку разреженной матрицы с уменьшенной ошибкой округления. Как правило, скорость моделирования с альтернативным вычислительным ядром в два раза ниже, но в тысячу раз лучше точность. Это полезно иметь для диагностики. Если нет директивы .OPTION, однозначно указывающей на используемое ядро, следует сделать выбор прежде, чем будет считан список соединений, поскольку два ядра используют различные анализаторы.

Пометив ячейку «Accept 3K4 as 3.4K», можно заставить LTspice понимать число, написанное в виде 4K99, как 4.99K. Обычная практика SPICE этого не позволяет, но это доступно в LTspice по запросу.

Окно Netlist Options показано на рис. 47:

• Преобразование «μ» в «u» (Convert ‘μ’ to ‘u’): везде «μ» заменяется на «u». Используется, если установленная MS Windows не может показать греческую μ (как, например, некоторые китайские выпуски Windows по умолчанию не имеют шрифтов), а также для генерации списка соединений для SPICE-симуляторов, которые не понимают «μ» как метрический множитель 1e-6.
• Изменение порядка записи компонентов (Reverse comp. Order): обычно элементы схемы перечисляются в списке соединений в порядке, в котором они были добавлены в схему. Активизация этой ячейки меняет порядок записи на обратный.
• Приборы по умолчанию (Default Devices): всякий раз, когда, к примеру, в схеме LTspice применяется диод, по умолчанию в список цепей добавляется строка модели «.model D D», чтобы подавить сообщения об использовании модели по умолчанию. Непомеченная ячейка подавляет включение аналогичных строк моделей биполярных, МОП и полевых транзисторов.
• Библиотеки по умолчанию (Default Libraries): всякий раз, когда, к примеру, в схеме LT spice применяется диод, по умолчанию директивой .lib в моделирование включается библиотека standard.dio. Непомеченная ячейка подавляет включение этой библиотеки, а также аналогичных ссылок на библиотеки биполярных, МОП и полевых транзисторов.
• Проблемы конвергенции (Convergence Aids): используется только для развития программы.

Рис. 47. Окно настройки Netlist Options

Это окно использовалось для развития программы, но в настоящее время практически устарело.

Обычно можно оставить имеющиеся настройки. При частом обновлении программы желательно нажать Reset to Default Values для перезагрузки с текущими рекомендованными настройками.

Окно Drafting Options изображено на рис. 48:

• Разрешение замыкать выводы компонентов (Allow direct component pin shorts): обычно можно тянуть связь прямо через компонент, отрезок связи, закорачивающий выводы компонента, будет удален. Если пометить ячейку, то этот отрезок не будет автоматически удален.
• Автоматический скроллинг при просмотре (Automatically scroll the view): активация этой ячейки позволяет при просмотре изменять масштаб схемы, используя колесо прокрутки мыши.
• Разрешение показывать точки привязки текста (Mark text Justification anchor points): отображается маленькая окружность, указывающая точку привязки блока текста.
• Маркировка неподключенных выводов (Mark unconnected pins): рисуется маленький квадрат на каждом неподключенном выводе для указания на отсутствие связи.
• Отображение на схеме точек сетки (Show schematic grid points): делает видимой сетку.
• Ортогональная разводка связей (Orthogonal snap wires): обеспечивает рисование сегментов электрических связей только по вертикали или по горизонтали. Если ячейка дезактивирована, связь может быть нарисована под любым углом между узлами сетки. Нажатая клавиша Ctrl на время отменяет эту установку.
• Ортогональный режим перемещения (Orto drag mode): при выполнении команды Drag компонент перемещается только вдоль линии связи, в которую он включен.
• Добавление изломов в линии связи (Cut angled wires during drags): при выполнении команды Drag неортогональная связь преобразуется в два сегмента, если нажать на середину линии связи.
• Глубина отката (Undo history size): установка размера буфера команд undo/redo.
• Рисование толстыми линиями (Draft with thick lines): увеличивает толщину всех линий. Полезно для подготовки изображений для публикации.
• Отображение штампа (Show Title Block): режим для внутреннего использования.

Рис. 48. Окно настройки Drafting Options

Это окно панели настроек (рис. 49) используется для обновления через Интернет. LTspice часто обновляется с новыми возможностями и моделями. Для обновления до текущей версии используется команда меню Tools>Sync Release. Если в течение пары месяцев не производилось обновление, LTspice начинает спрашивать, не желаете ли вы проверить обновления. LTspice никогда не получит доступ к сети, не спрашивая разрешения. LTspice не содержит никаких закладок для передачи данных любого типа при получении файлов, нуждающихся в обновлении.

• Не делать кэш-файлов (Don’t cache files): при обновлении не делать кэш исполняемых файлов.
• Не проверять контрольные суммы (Don’t verify checksums): по соображениям безопасности LTspice использует собственный конфиденциальный 128-битовый алгоритм контрольной суммы для подтверждения подлинности файлов, получаемых из сети для обновления. Эта аутентификация может не состояться в случае, если в алгоритме есть ошибка. Однако ни о каких проблемах с этим никогда не сообщалось, так что не рекомендуется пренебрегать этой основой безопасности. Для доступа в Интернет LTspice использует только обращение к операционной системе высокого уровня. Нет необходимости в изменении параметров настройки, кроме редких случаев, когда требуется определить прокси-сервер и пароль, поскольку не LTspice управляет доступом в Интернет, а ваш компьютер и операционная система. Параметры настройки этого окна не сохраняются при перезапуске программы.

Рис. 49. Окно настройки Internet Options

Далее будут рассмотрены описания моделей компонентов.

Продолжение.

1. http://ltspice.linear.com/software/scad3.pdf
2. TL431.pdf. TL431, TL431A, TL431B, TL432, TL432A, TL431B. Adjustable Precision Shunt Regulators. Data Sheet.
   http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/tl431.pdf
3. Tian M., Visvanathan V., Hantgan J., Kundert K. Striving for Small-Signal Stability. IEEE Circuits and Devices Magazine, vol. 17, no. 1, January 2001.
4. Cheng D. Uncovering the Mystery of Sensor Circuits’ Stability. Allegro Microsystems, Inc.
5. Макаров И. М., Менский Б. М. Линейные автоматические системы (элементы теории, методы расчета и справочный материал). М.: Машиностроение, 1977.

, характеристики и применение

В 1977 году компания Texas Instruments представила стабилизирующий диод TL431, работающий аналогично стабилитрону. Это трехконтактный биполярный транзистор, который эквивалентен идеальному транзистору n-типа без потерь на гистерезис. Это регулируемый шунтирующий регулятор напряжения. Эквивалентными сериями регуляторов TL431 являются регуляторы ATL431, TL432, LM431, KS431, TS431 и 142Eh29.

Функции этих схем регуляторов аналогичны, за исключением того, что они отличаются размером, точностью, компоновкой, рабочими токами и скоростными характеристиками.Это 8-контактный стабилизатор, выпускаемый в корпусе TO-92. В этой статье подробно рассказывается о работе регулятора TL431 с простыми схемами.

Что такое регулятор TL431?

Регулятор TL431 представляет собой регулируемый прецизионный шунтирующий стабилизатор напряжения IC. Изменяя номиналы подключенных резисторов, можно программировать выходное напряжение. Поэтому он называется программируемым шунтирующим регулятором. Эта микросхема работает почти так же, как стабилитрон, за исключением того, что номинальное напряжение программируется.

Его также называют регулируемым стабилитроном. Он в основном используется в электрических цепях для обеспечения положительного или отрицательного опорного напряжения. Его стоимость невысока и обычно используется в качестве источника опорного напряжения в изолированных цепях питания. Микросхема регулятора TL431 показана на рисунке ниже. ’

Это 3-контактная интегральная схема с шунтирующим диодом стабилизатора напряжения, выпускаемая в корпусе типа To-92.Резисторный делитель, подключенный к опорному выводу ИС, регулируется для изменения номинального выходного напряжения с 2,5 В до 36 В. Рабочий ток составляет от 1 мА до 100 мА с типичным значением импеданса 0,22 Ом.

Обеспечивает стабильную работу в широком диапазоне рабочих температур. В различных приложениях он используется, когда необходима замена стабилитронов, поскольку его работа почти аналогична работе стабилитрона, за исключением того, что выходное напряжение является программируемым и регулируемым.Он широко используется в схемах контроля повышенного и пониженного напряжения, схемах контроля оконного напряжения и источниках питания в качестве источника опорного напряжения.

Конфигурация выводов регулятора TL431 / схема выводов

Регулятор TL431 представляет собой 3-контактный шунтирующий регулятор с определенной термической стабильностью в применимых температурных диапазонах автомобильного, военного и коммерческого назначения. Расположение выводов регулятора TL431 / схема выводов показаны на рисунке ниже. Схематическое обозначение диода-регулятора TL431 показано на рисунке ниже.

• Pin1 (Ссылка): Он используется для установки номинального напряжения стабилитрона
• Pin2 (анод): Это анодный вывод эквивалентного стабилитрона
• Pin3 (Cathode): Это катодный вывод эквивалентного стабилитрона.

TL431 Технические характеристики

Технические характеристики TL431 или технические характеристики следующие:

• Это стабилитрон, который программируется
• Выходное напряжение колеблется от 2.От 5 до 36 вольт
• Допуск выходного напряжения будет + -4%
• Диапазон выходного тока или тока стока от 1 мА до 100 мА
• Выходное сопротивление будет 0,22 Ом
• Трехконтактный TL431 выпускается в корпусе To-92. 8-контактный TL431 доступен в корпусах SOIC и PDIP.
• Диапазон рабочих температур от -40 ° C до 125 ° C
• Выходной шум низкий.
• Типичный температурный дрейф: 6 мВ (C temp) и 14 мВ (I Temp, Q temp)
• При 25 ° C допуск опорного напряжения будет 1% (класс A), 0.5% (марка B), 2% (стандартная марка)
• Стоимость у него очень низкая.

Принципиальная схема / Как использовать

Принципиальная схема интегральной схемы регулятора TL431 представлена ​​на рисунке ниже.

Из приведенной выше принципиальной схемы мы видим, что NPN-транзистор смещен от операционного усилителя с точным номинальным опорным напряжением 2,5 В на неинвертирующей клемме. Коллекторный вывод транзистора подключен к катодному выводу микросхемы TL431, а вывод эмиттера транзистора подключен к анодному выводу микросхемы TL431.

Теперь рассмотрим, что микросхема регулятора TL431 работает как компаратор. На одной стороне компаратора будет точное напряжение 2,5 вольт, а на другой стороне будет установлено с помощью опорной клеммы. Эта функция в основном применима в импульсных источниках питания (SMPS), поскольку ИС регулятора TL431 может сравнивать полученное выходное напряжение с желаемым выходным напряжением и управлять частотой переключения, обеспечивая путь обратной связи. Для изоляции высоковольтной части с этой схемой обычно используется оптрон.

Теперь давайте изучим несколько основных и простых схем с использованием основного электронного компонента регулятора TL431.

Прецизионная цепь опорного напряжения

Принципиальная схема цепи прецизионного опорного напряжения с использованием регулятора TL431 приведена ниже. Он обеспечивает лучшую температурную стабильность и большой выходной ток. Чтобы избежать самовозбуждения, следует внимательно учитывать значение CL при подключении к емкостным нагрузкам.

Регулируемый регулируемый источник питания

Регулируемый диапазон выходного напряжения Vo находится в пределах 2.6 Вольт и 36 Вольт.

Выражение для выходного напряжения Vo записывается как,

Vo = Vref (1 + R1 / R2)

, поскольку Vref установлен на 2,5 В

Напряжение, которое может выдержать схема, связано с (Vo-Vi). Если есть большая разница напряжений, то мощность, потребляемая резистором, увеличивается. Принципиальная схема регулируемого стабилизированного источника питания с использованием этого стабилизирующего диода показана ниже.

Компаратор напряжения

В этом приложении напряжение Vref = 2.5 Вольт используется эффективно. Небольшое внутреннее сопротивление, присутствующее в диоде стабилизатора TL431, помогает очень легко и эффективно отслеживать формы входных и выходных сигналов. Принципиальная схема компаратора напряжения с диодом-стабилизатором TL431 представлена ​​на рисунке ниже.

Монитор напряжения

Передаточные характеристики регулятора практически используются при разработке монитора напряжения. При верхнем и нижнем пределе напряжения мощность светодиода, верхнее и нижнее напряжения будут (1 + R1 / R2) и (1 + R3 / R4) соответственно.На приведенной ниже принципиальной схеме показан монитор напряжения с использованием диода стабилизатора TL431.

Схема защиты от перенапряжения

Когда входное напряжение Vi превышает определенное значение, регулятор начинает срабатывать. В этот момент тиристор включается, чтобы генерировать большой мгновенный ток. Это помогает сжечь предохранитель и защитить заднюю цепь. В точке защиты напряжение будет (1 + R1 / R2) Vref. Принципиальная схема, иллюстрирующая защиту от перенапряжения с использованием TL431, показана ниже.

Где использовать / области применения регулятора TL431

Области применения регулятора TL431 перечислены ниже.

• Используется в импульсных источниках питания (SMPS)
• Применяется в цепях изолированного питания.
• Используется в компараторах напряжения со встроенным эталоном
• Используется в цепях регулирования тока.
• Используется в цепях прецизионных источников опорного напряжения
• Используется в регулируемых цепях питания, регулируется
• Используется в цепях защиты от перенапряжения
• Используется в мониторах напряжения
• Используется в цепях источника постоянного тока
• Используется в регулируемых характеристиках шунта
• Используется, когда требуется замена стабилитронов.
• Используется в солнечных батареях
• Используется в цепях монитора и зарядного устройства

Альтернативные регуляторы TL431 — стабилитрон и варианты регуляторов TLV431, LM431 и TS431L1.

Таким образом, это все об обзоре таблицы данных регулятора TL431, которая включает в себя — определение, спецификации, конфигурацию контактов / схему контактов, принципиальную схему / как использовать и где использовать / приложения регулятора TL431. Вот вам вопрос: «Каковы преимущества регулятора TL431? «

TL431A datasheet — ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ТОЧНЫЕ ССЫЛКИ Серия TL431

GM34063 : 1.Преобразователь постоянного тока в постоянный ток 5А. до 40 В Регулируемое выходное напряжение Ограничение тока Выходной переключатель Ток до 1,5 А Низкий ток в режиме ожидания Рабочая частота до 100 кГц Точность опорного напряжения 2% GM34063 имеет все функции, необходимые для преобразователей постоянного тока в постоянный: внутренний опорный сигнал с температурной компенсацией, компаратор, регулируемый рабочий цикл генератор с активной схемой ограничения тока.

IRPT1059A : Силовой модуль для двигателей мощностью 1 л.с. Однофазный вход 180-240 В переменного тока, 50/60 Гц Однофазный выпрямительный мост 3-фазный, сверхбыстрый IGBT-инвертор, рассчитанный на короткое замыкание датчик Изоляция между контактами и опорной плитой 2500 В среднеквадратичное значение Простая установка в корпусе с двумя винтами Температура корпуса.

L6567 : Полумостовой драйвер с осциллятором. ТЕХНОЛОГИЯ BCD-OFF LINE НАПРЯЖЕНИЕ ПЛАВАЮЩЕГО ПИТАНИЯ НА 570 В GND ИТОГОВОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ПИТАНИЯ ДО 18 В ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ БЛОКИРОВКА ОТКЛЮЧЕНИЯ НАПР. ВОЗМОЖНОСТЬ ТОКА ДРАЙВЕРА: 30 мА ИСТОЧНИК 70 мА ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ НАПРЯЖЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ ЧАСТОТ небольшие лампы TL с минимальным количеством деталей. Это обеспечивает.

MAX632XC / S : КМОП фиксированные / регулируемые повышающие импульсные регуляторы выходного сигнала.

NL6448BC33-31 : 26 см, 10,4 дюйма, 640 X 480 пикселей, 262 144 цвета, встроенная подсветка с двумя лампами / боковой подсветкой, широкий угол обзора.

PT6603 : Преобразователи постоянного тока в постоянный без изоляции. Одно устройство Диапазон выходного входного напряжения 9 А: до 6,0 В Регулируемое выходное напряжение КПД 90% Возможность удаленного контроля Функция ожидания Функция защиты от перегрева Встроенный пакет встроенных импульсных регуляторов (ISR), предназначенных для автономной работы в приложениях, требующих не менее 9 А. выходной ток.Серия PT6600 также будет работать в автономном режиме.

PT7721 : Преобразователи постоянного тока в постоянный без изоляции. Вход шины +12 В, 5-битный Программируемый: до 7,6 В, высокоэффективный дифференциальный датчик дистанционного управления, 27-контактный корпус SIP, совместимый с усилителем тока PT7748 17 А. Серия PT7720: вход + 12 В, выход 17 А, высокопроизводительный интегрированный импульсный регулятор ISR), размещенный в 27-выводном SIP корпусе. Возможность 17A позволяет легко интегрировать новейшие высокоскоростные низковольтные устройства.

SL05T1 : Защита от переходных напряжений-> Электростатический разряд низкой емкости.300 Вт, 6 В, малый конденсатор, 5 пФ / 1 линия, корпус: SOT-23 (TO-236), контакты = 3.

UCC3957-4 : Безопасность батареи. 3-, 4-элементная литий-ионная цепь безопасности с напряжением / напряжением = 4,35 В. Защищенные ячейки (макс.) Порог перенапряжения (В) Защита полевых транзисторов Защита от перегрузки по току Задержка перегрузки по току Ток отключения последовательной шины (мкА) Целевой показатель 4 4,35 Внешний Да Нет 3,5 Ноутбук, медицинское оборудование, портативные приборы Работа с тремя или четырьмя элементами Двухуровневое ограничение максимального тока Типичное потребление тока 30 мкА 3.Типовое питание 5 мкА.

XC6211 Серия : входное напряжение = 2,0–6,0 В ;; Выходное напряжение = 0,9-5,0 В ;; Максимальный выходной ток = 150 мА (предел 300 мА) ;; Accu Racy = — ;; Ток покоя Тип. = 25А ;; Ток покоя в режиме ожидания = — ;; Падение напряжения = 200 мВ при 100 мА ;; Условия = ;; Пакет = СОТ-25 ;; Примечание =.

FSCQ1565RT : Выключатель питания QRC 15 А / 650 В В целом квазирезонансный преобразователь (QRC) показывает более низкие электромагнитные помехи и более высокую эффективность преобразования мощности по сравнению с обычным преобразователем с жесткой коммутацией и фиксированной частотой переключения.Поэтому он хорошо подходит для приложений, чувствительных к шуму, например для цветного телевидения и аудио. FSCQ1565RT — это интегрированный Pulse.

NCP5500 : Линейный регулятор 500 мА Эти линейные регуляторы обеспечивают выходной ток до 500 мА в настраиваемом пользователем диапазоне выходного напряжения от 1,25 В до 5,0 В или при фиксированном выходном напряжении 5 В. Типичная точность составляет 2,9%. Версии NCV подходят для требовательных автомобильных приложений, требующих контроля места и изменений. Версии NCP5500 и NCV5500 включают.

BQ29410 : bq2941x — это вторичная ИС защиты от перенапряжения для 2-, 3- или 4-элементных литий-ионных аккумуляторных батарей, которая включает в себя высокоточную прецизионную схему обнаружения перенапряжения. Он включает в себя схему программируемой задержки для времени обнаружения перенапряжения. Каждая ячейка в пакете из нескольких ячеек сравнивается с внутренним опорным напряжением. Если одна ячейка достигает перенапряжения.

SSM3J108TU : Постоянно растущие функциональные возможности портативных устройств, таких как сотовый телефон, DSC и портативные аудиоустройства, увеличивают нагрузку на их батареи.Чтобы реализовать более длительную работу, мы пытаемся снизить энергопотребление системы за счет снижения внутреннего рабочего напряжения. Особенно понижение напряжения блока питания и понижение внутреннего.

LT3518 : полнофункциональный светодиодный драйвер с током переключения 2,3 А LT3518 — это преобразователь постоянного тока в постоянный ток с внутренним переключателем 2,3 А, 45 В, специально разработанный для управления светодиодами. LT3518 работает как драйвер светодиода в повышающем, понижающем и повышающем понижающем режимах. Он сочетает в себе традиционный контур напряжения и уникальный контур тока для работы в качестве источника постоянного тока или постоянного напряжения.

S-8209B : ИС ЗАЩИТЫ АККУМУЛЯТОРА Серия S-8253C / D представляет собой ИС для защиты литий-ионных аккумуляторных батарей с 2 ​​или 3 последовательностями и включает в себя высокоточный детектор напряжения и схему задержки. Эта ИС подходит для защиты литий-ионных аккумуляторных батарей от перезаряда, переразряда и перегрузки по току.

TPS22906 : Ультра-маленький переключатель нагрузки с низким входным напряжением и низким RON с медленным нарастанием выходного сигнала TPS22906 — это сверхмалый переключатель нагрузки с низким сопротивлением в открытом состоянии (rON) с управляемым включением.Устройство содержит P-канальный MOSFET, который работает в диапазоне входного напряжения от 1,0 В до 3,6 В. Переключатель управляется входом включения / выключения (ON), который может взаимодействовать.

AME5268 : Синхронный выпрямленный понижающий преобразователь на 3 А, 28 В, 340 кГц AME5268 — это монолитный синхронный понижающий стабилизатор с фиксированной частотой, который принимает входное напряжение от 4,75 В до 28 В. На кристалле интегрированы два переключателя NMOS с низким сопротивлением в открытом состоянии. Топология текущего режима используется для быстрого переходного отклика и хорошей стабильности контура..

HT7L2102 : Высокоэффективный драйвер светодиодного освещения с регулируемой яркостью и защитой от электромагнитных помех с зеленым режимом и встроенной защитой HT7L2102 — это усовершенствованный, высокоинтегрированный драйвер светодиодного освещения, использующий топологию изоляции AC-DC. Устройство обеспечивает множество функций защиты и использует схему сверхнизкого энергопотребления, а также оптимизировано для ограничения электромагнитных помех. Путем интеграции неслышимого шума.

FDMF6820A : сверхкомпактный высокопроизводительный высокочастотный модуль DrMOS Семейство XS ™ DrMOS — это полностью оптимизированный, сверхкомпактный интегрированный полевой МОП-транзистор следующего поколения от Fairchild и силовой каскад с драйвером для сильноточных и сильноточных частота, синхронный понижающий DC-DC приложения.FDMF6820A объединяет в себе микросхему драйвера, два силовых полевых МОП-транзистора и загрузочную программу Шоттки.

Обратный инжиниринг TL431, чрезвычайно распространенная микросхема, о которой вы не слышали / Sudo Null IT News

Фотография кристалла интересного, но малоизвестного чипа TL431, используемого в источниках питания, позволяет понять, как аналоговые схемы реализованы в кремнии.Несмотря на то, что схема на фото выглядит как какой-то лабиринт, сама микросхема относительно проста, и ее можно без особого труда исследовать. В своей статье я постараюсь объяснить, как транзисторы, резисторы и другие радиодетали упакованы в кремний для выполнения своих функций.

Фотография кристалла TL431. Оригинальные Zeptobars.

TL431 — это «программируемый прецизионный источник опорного напряжения» [1], который обычно используется в импульсных источниках питания для обеспечения обратной связи, когда выходное напряжение слишком велико или, наоборот, мало.Используя участок схемы, называемый запрещенной зоной (опорное напряжение, величина которого определяется шириной запрещенной зоны), TL431 обеспечивает стабильное опорное напряжение в широком диапазоне температур. На блок-схеме TL431 видны источник опорного сигнала на 2,5 В и компаратор, но посмотрев фото кристалла, можно увидеть, что внутренняя структура микросхемы отличается от чертежа.

Блок-схема TL431 взята из таблицы.

TL431 имеет долгую историю: он был выпущен еще в 1978 году [2] и с тех пор использовался во многих устройствах.Он помог стабилизировать напряжение в блоке питания Apple II и теперь используется в большинстве блоков питания ATX [3] и даже в зарядных устройствах для iPhone и других устройств. И MagSafe-коннекторы, и переходники для ноутбуков, и микрокомпьютеры, драйверы светодиодов, блоки питания для аудиоаппаратуры, видеоприставок, телевизоров [4]. Вся эта электроника имеет TL431.

На фотографиях ниже показан TL431 внутри шести разных блоков питания. TL431 доступен в различных формах и размерах. Ниже показаны два наиболее популярных форм-фактора.[5] Возможно, причина того, что TL431 не привлекает особого внимания, заключается в том, что он больше похож на обычный транзистор, чем на микросхему.

Шесть примеров схем питания с использованием TL431. Верхний ряд: дешевый 5-вольтовый блок питания, дешевое зарядное устройство для телефона, зарядное устройство для Apple iPhone (на фото все еще виден вариант GB9). Нижний ряд: адаптер MagSafe, USB-накопитель KMS, блок питания Dell ATX (оптопары на переднем плане)

Как электронные компоненты выглядят в кремнии?

Реализация различных типов транзисторов

Поперечный разрез внизу фотографии примерно показывает, как устроен транзистор. [6] Вы можете видеть, что на нем гораздо больше деталей, чем на сэндвиче npn из книг. Однако, если вы присмотритесь, в поперечном сечении под эмиттером (E) вы можете найти тот самый npn, который образует транзистор. Провод эмиттера подключен к кремнию N +. Под ним находится P-слой, подключенный к базовому контакту. Еще ниже находится слой N +, подключенный к коллектору (не напрямую).[7] Транзистор заключен в кольцо P + для изоляции от соседних компонентов. Так как большинство транзисторов в TL431 относятся к типу npn, то после того, как они впервые разобрались, их очень легко найти на фото и определить нужные контакты.

npn-транзистор из фотографии кристалла TL431 и его структура в кремнии.

Выходной npn-транзистор намного больше остальных, так как он должен выдерживать полную токовую нагрузку.Большинство транзисторов работают с микроамперами, и этот выходной транзистор поддерживает токи до 100 миллиампер. Для работы с такими токами он сделан большего размера (занимает 6% всего кристалла) и имеет широкие металлические разъемы на эмиттере и коллекторе.

Топология выходного транзистора сильно отличается от других npn-транзисторов. Создается, так сказать, сбоку, плоская структура вместо глубокой, а база расположена между эмиттером и коллектором. Металл слева подключен к десяти эмиттерам (голубоватый кремний N-типа), каждый из которых окружен розовым P-слоем, который является базой (средний проводник).Коллектор (правая сторона) имеет только один большой контакт. Эмиттерный и базовый проводники образуют вложенную «гребенку». Обратите внимание, что металл коллектора становится шире сверху вниз, чтобы поддерживать высокие токи в нижней части транзистора.

Транзисторы типа Pnp имеют совершенно другую структуру. Они состоят из закругленного эмиттера (P), окруженного базовым кольцом (N), которое, в свою очередь, окружено коллектором (P). Таким образом, вместо обычной вертикальной структуры npn-транзисторов получается горизонтальный сэндвич.[8]

На схеме ниже показан один из этих pnp-транзисторов, а в поперечном сечении показана кремниевая структура. Стоит отметить, что хотя металлический контакт для базы расположен в углу транзистора, он электрически подключен через области N и N + к активному кольцу, которое проходит между коллектором и эмиттером.

Структура pnp-транзистора.

Реализация резисторов в микросхеме

Снизу заметны три резистора — они образованы тремя длинными горизонтальными полосками кремния. Через них проходят желтоватые металлические проводники. Место стыка металлического слоя и резистора имеет вид квадратов. Расположение этих контактов задает длину резистора и, соответственно, его сопротивление.Например, сопротивление нижнего резистора немного больше, чем у других, потому что контакты расположены на большем расстоянии. Два верхних резистора спарены с металлическим слоем сверху слева.

Резисторы

Резисторы в микросхемах имеют очень плохие допуски — сопротивление между микросхемами может отличаться на 20% из-за различий в производственном процессе. Очевидно, это серьезная проблема для прецизионных микросхем вроде TL431. Поэтому TL431 спроектирован таким образом, что важной характеристикой является не удельное сопротивление, а соотношение сопротивлений.Конкретные значения сопротивлений не очень важны, если сопротивления изменяются в одинаковой пропорции. Второй метод уменьшения зависимости от эффекта изменчивости — топология самого чипа. Резисторы расположены на параллельных дорожках одинаковой ширины, чтобы уменьшить влияние любой асимметрии сопротивления кремния. Кроме того, они размещены рядом друг с другом, чтобы минимизировать отклонения свойств кремния между разными частями чипа. Помимо всего этого,

Силиконовые перемычки для установки сопротивления

Цепочка-перемычка изображена на фото ниже. Он содержит два параллельных резистора (на фото они выглядят как один элемент) и перемычку. В нормальном состоянии эта перемычка шунтирует резисторы.При изготовлении микросхемы можно измерить ее характеристики, а если требуется большее сопротивление, то к площадкам подключаются два щупа и подается большой ток. Этот процесс сжигает перемычку, добавляя в цепь небольшое сопротивление. Таким образом, сопротивление всей схемы можно немного отрегулировать для улучшения характеристик микросхемы.

Перемычка сопротивления

Конденсаторы

Первый конденсатор (под текстом «TLR431A») образован диодом с обратным смещением (красноватые и фиолетовые полосы). Обратный слой в диоде имеет емкость, которая может быть использована для образования конденсатора (подробнее). Основное ограничение этого типа конденсатора заключается в том, что емкость изменяется в зависимости от напряжения, поскольку изменяется ширина обратного слоя.

Конденсатор, образованный pn переходом. Линия производителя написана с использованием металла, нанесенного поверх кремния.

Второй конденсатор устроен совершенно иначе и больше похож на обычный конденсатор с двумя пластинами.Смотреть не на что — он состоит из большой металлической пластины с кремниевой подложкой N + в качестве второй пластины. Для того, чтобы подходить к другим частям цепи, она имеет неправильную форму. Этот конденсатор занимает около 14% площади кристалла, что свидетельствует о том, что конденсаторы в микрочипах используют пространство очень неэффективно. В таблице данных указано, что оба конденсатора имеют емкость 20 пикофарад каждый, но я не знаю, насколько этому можно поверить.

Конденсатор.

Обратное проектирование TL431

Чертеж TL431

Как работает микросхема?

Самая интересная часть микросхемы — это опорное напряжение, равное ширине запрещенной зоны. [10]. Ключевые элементы видны на фотографии кристалла: эмиттерная область транзистора Q5 в 8 раз больше, чем у Q4, поэтому два транзистора по-разному реагируют на температуру.Выходные сигналы транзисторов объединяются через резисторы R2, R3, R4 в желаемой пропорции для компенсации температурных эффектов и формирования стабильного опорного сигнала. [11] [12]

Напряжения из температурно-стабилизированной запрещенной зоны передаются на компаратор, вход которого — Q6 и Q1, а Q8 и Q9 управляют им. Наконец, выходной сигнал компаратора проходит через Q10 для управления выходным транзистором Q11.

«Открыть» микросхему нетехнологичным способом

Корпус TL431, внутренний анод и большая часть кристалла.

С помощью простого микроскопа получил фото снизу. Несмотря на то, что, очевидно, я не получил такого же качественного изображения, как Zeptobars, структура микросхемы видна намного лучше, чем я ожидал. Этот эксперимент показывает, что вы можете снять корпус микросхемы и сфотографировать кристалл, даже не касаясь различных опасных кислот. Сравнивая мой снимок дешевого TL431, заказанного на eBay, с TL431, сфотографированным Zeptobars, я вижу их идентичность. Поскольку его микросхема не совпадает с опубликованными чертежами, мне стало интересно, не прекратилось ли в какой-то момент производство той странной версии микросхемы.Но я считаю, что это предположение неверно.

Кусок кристалла, сфотографированный через микроскоп.

Заключение

Благодарность

Примечания и ссылки

Diodes Incorporated / tl431-tl432-diodes-incorporated.pdf / PDF4PRO

1 TL431 / TL432 . регулируемый ТОЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР ШУНТА. Описание Назначение контактов. tl431 и tl432 представляют собой трехконтактный регулируемый шунт tl431 . регуляторы, обеспечивающие отличную температурную стабильность и выходную мощность (вид сверху).способность выдерживать ток до 100 мА. Выходное напряжение может быть установлено равным любому выбранному напряжению в диапазоне от CATHODE 1 до 36 вольт путем выбора двух внешних резисторов делителя. 3 АНОД. Эти устройства могут использоваться в качестве замены стабилитронов Diodes во многих приложениях, требующих улучшения рабочих характеристик стабилитрона REF 2. Диоды ‘ tl431 имеют те же электрические характеристики, что и промышленный стандарт 431, и доступен SOT23. в 2 сортах с начальным допуском 1% и для (вид сверху).Классы A и B соответственно. NC 5 АНОД. Характеристики Оставьте плавающим или 2. Диапазон температур от -40 до +125 C подключите к контакту 5.

2 Допустимое отклонение опорного напряжения при 25 C КАТОД 3 4 ПОЗ. TL431A: SOT25. TL431B: низкий выходной шум (вид сверху). Типичный выходной импеданс Допустимый ток стока: от 1 мА до 100 мА CATHODE 1 8 REF. регулируемое Выходное напряжение: от VREF до 36V ANODE 2 7 ANODE. Все устройства: АНОД 3 6 АНОД. Полностью не содержит свинца и полностью соответствует требованиям RoHS NC 4 5 NC. (Примечания 1 и 2). SO-8.Не содержит галогенов и сурьмы. Зеленое устройство (Примечание 3) SO-8 — это будущий продукт tl432 . Приложения (вид сверху). Оптронные линейные преобразователи Шунтирующие регуляторы REF 1. Улучшенный опорный стабилитрон 3 ANODE. КАТОД 2. SOT23. Примечания: 1. Нет намеренно добавленного свинца. Полностью соответствует Директивам ЕС 2002/95 / EC (RoHS) и 2011/65 / EU (RoHS 2). 2. См. Дополнительную информацию о диодах Incorporated, которые дает определения «не содержит галогенов и сурьмы», «зеленый» и не содержит свинца. 3. Не содержит галогенов и сурьмы «Зеленые продукты» — это продукты, содержащие <900 частей на миллион брома, <900 частей на миллион хлора (<1500 частей на миллион общего Br + Cl) и <1000 частей на миллион соединений сурьмы.

3 tl431 * SO-8 — это будущий пакет 1 от 14 апреля 2012 г. Номер документа: DS35044 Ред. 6 — 2 Диоды Включено TL431 / TL432 . регулируемый ТОЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР ШУНТА. Абсолютные максимальные рейтинги (Примечание 4). Символ Параметр Номинал Единица VKA Катодное напряжение 40 В. Непрерывный катодный ток IKA 150 мА. Эталонный входной ток IREF до +10 мА .. Рабочая температура перехода TJ +150 C .. TST Температура хранения от -55 до +150 C. SOT23 330.Рассеиваемая мощность частичного разряда (Примечания 5, 6) SOT25 500 мВт. SO-8 * 700. Примечания: 4. Работа выше абсолютного максимального значения может привести к отказу устройства. Работа на абсолютных максимальных номинальных значениях в течение продолжительных периодов времени может снизить надежность устройства. Если не указано иное, указанные напряжения относятся к выводу ANODE. 5. TJ, MAX = 150 C. 6. Номинальные значения относятся к температуре окружающей среды при 25 C. Рекомендуемые условия эксплуатации Обозначение Параметр Мин. Макс. Единица VKA Напряжение катода VREF 36 В.

4 Катодный ток IKA 1 100 мА.TA Рабочая температура окружающей среды -40 +125 C. tl431 * SO-8 — это будущий пакет 2 от 14 апреля 2012 г. Номер документа: DS35044 Ред. 6 — 2 Диоды Включены TL431 / TL432 . регулируемый ТОЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР ШУНТА. Электрические характеристики (TA = +25 C, если не указано иное). Символ Параметр Условия испытаний Мин. Тип. Макс. Единица VKA = VREF, TL431A VREF Опорное напряжение V. IKA = 10 мА TL431B o TA = от 0 до 70 C 6 16. Отклонение опорного напряжения от VKA = VREF, o VDEV TA = от -40 до +85 C 14 34 мВ.полный диапазон температур (Примечание 5) IKA = 10 мА или TA = от -40 до +125 C 14 34. VREF Отношение изменения опорного напряжения VKA = 10 В к VREF VKA к изменению катодного напряжения IKA = 10 мА мВ / В. напряжение VKA = от 36В до 10В -1-2. IREF Опорный входной ток IKA = 10 мА, R1 = 10 K, R2 = 1 4 A. o IKA = 10 мА, TA = от 0 до 70 C Отклонение IREF от полной температуры o IREF R1 = 10 K, TA = от -40 до +85 C A.

5 Диапазон (Примечание 7). R2 = TA = от -40 до + 125oC Минимальный катодный ток для IKA (MIN) VKA = VREF мА. регулирование IKA (OFF) Ток в выключенном состоянии VKA = 36V, VREF = 0V A.| ZKA | Динамический выходной импеданс (Примечание 8) VKA = VREF, f = 0 Гц. SOT23 380. Терморезистивный переход к o JA SOT25 250 C / W. Окружающая среда SO-8 * 70. Примечания: 7. Отклонение значений VDEV и IREF определяется как максимальное изменение значений во всем диапазоне температур. Средний температурный коэффициент опорного входного напряжения VREF определяется как: Vmax VDEV. X 106. VREF @ 25 C. VREF = ppm / C. T2 T1. Vmin Где: T2 T1 = полное изменение температуры. VREF может быть положительным или отрицательным в зависимости от того, является ли наклон VDEV = Vmax — Vmin положительным или отрицательным.Примечания: 8. Динамическое выходное сопротивление RZ определяется как: VKA T1 T2. ZKA = температура IKA. Когда устройство запрограммировано с двумя внешними резисторами R1 и R2, динамический выходной импеданс всей цепи определяется как: V R1.

6 Z ‘= ZKA 1+. Я R2. tl431 * SO-8 — это будущий пакет 3 от 14 апреля 2012 г. Номер документа: DS35044 Ред. 6 — 2 Диоды Включено TL431 / TL432 . регулируемый ТОЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР ШУНТА. Испытательные схемы Рисунок 1.Схема тестирования для VKA = VREF. Рисунок 2. Схема тестирования для VKA> VREF. Рисунок 3. Схема тестирования IOFF. tl431 * SO-8 — это будущий пакет 4 от 14 апреля 2012 г. Номер документа: DS35044 Ред. 6 — 2 Диоды Включены TL431 / TL432 . регулируемый ТОЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР ШУНТА. Типичные рабочие характеристики 2600 IKA = 10 мА. 2580 В КА = VREF R1 = 10 К. R2 =. TA = 25 C IKA = 10 мА. 2560. V REF Опорное напряжение (мВ). Эталонный ток IREF (A).2540, 2520, 2500, 2480, 2460, 2440, 2420, 2400 0. -55-35-15 5 25 45 65 85 105 125-55-35-15 5 25 45 65 85 105 125. TA Температура свободного воздуха (C) TA Температура свободного воздуха (C).

7 Зависимость эталонного напряжения от температуры окружающего воздуха Зависимость эталонного тока от температуры окружающего воздуха 150 200. V KA = VREF. V KA = VREF. TA = 25 C. TA = 25 C. 100. Катодный ток IKA (А). Катодный ток IKA (мА). 100. 50 ИКМИН. 0. 0. -50. -100-100. -2-1 0 1 2 3 -2-1 0 1 2 3. В КА Напряжение на катоде (В) В КА Напряжение на катоде Напряжение на катоде в зависимости отНапряжение на катоде Зависимость тока катода от напряжения на катоде В KA = 36 В V KA = от 3 В до 36 В. V REF = 0. Ток катода в закрытом состоянии IKOFF (A). dV REF / dV KA (мВ / В). -50-25 0 25 50 75100125. -75-50-25 0 25 50 75100125 TA Температура свободного воздуха (C). TA Температура свободного воздуха (C) Отношение дельта-эталонного напряжения к дельта-катоду в закрытом состоянии Ток катода в зависимости от температуры свободного воздуха Напряжение в зависимости от температуры свободного воздуха tl431 * SO-8 — это будущий пакет 5 от 14 апреля 2012 года. Номер документа : DS35044 Ред.

8 6-2 Диоды Включены TL431 / TL432 . регулируемый ТОЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР ШУНТА. Типичные рабочие характеристики (продолжение). 400 15. IKA = 10 мА. V N = эквивалентное входное шумовое напряжение, нВ / Гц IKA = 10 мА. 380 В КА = VREF. V KA = VREF. Vn — эквивалентное входное шумовое напряжение — V. TA = 25 C. 10 TA = 25 C. 360, 340, 5. 320. 300 0. 280. -5. 260. 240. -10. 220. 200-15. 10 100 1K 10K 100K 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10. f- Частота (Гц) Время (секунды). Зависимость эквивалентного входного шумового напряжения от частоты Эквивалентное входное шумовое напряжение в течение 10-секундного периода Рисунок 4.Схема тестирования входного напряжения шума tl431 * SO-8 — это будущий пакет 6 от 14 апреля 2012 г. Номер документа: DS35044 Rev. 6 — 2 Диоды Включено TL431 / TL432 . регулируемый ТОЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР ШУНТА. Типичные рабочие характеристики (продолжение). 70. IKA = 10 мА. Усиление напряжения слабого сигнала A V (дБ).

9 TA = 25 C. 60, 50, 40, 30, 20. 10. 0. 100 1K 10K 100K 1M 10M Тестовая схема для усиления напряжения f Частота (Гц).Зависимость усиления напряжения слабого сигнала от частоты IKA = 10 мА. TA = 25 C. Опорное сопротивление ZKA (). Испытательная схема для эталонного импеданса 1K 10K 100K 1M 10M. f Частота (Гц). Эталонное сопротивление в зависимости от частоты tl431 * SO-8 — это будущий пакет 7 от 14 апреля 2012 г. Номер документа: DS35044 Ред. 6 — 2 Диоды Включено TL431 / TL432 . регулируемый ТОЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР ШУНТА. Типичные рабочие характеристики (продолжение). 6. TA = 25 C. Вход 5.Входное и выходное напряжение (В). 4. 3 Выхода 2. 1. Схема тестирования импульсной характеристики 0. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10. t Время (с). Импульсная характеристика 100. D TA = 25 C. D. 90. 80. C C B. IKA — Катодный ток — мА. A. 70. Stable Stable Stable 60. 50 B. Испытательная схема для кривой A.

10 40. 30. A VKA = V REF. 20. Б В КА = 5В. C V KA = 10 В. 10 Д В КА = 15 В. 0. 1 10. C L — емкость нагрузки — мкФ. Граничные условия стабильности Схема испытания для кривых B, C, D. Схема испытания для кривых B, C, D. Устройство стабильно во всех условиях с емкостью нагрузки не более 50 пФ.Устройство стабильно при любых условиях с емкостью нагрузки от 5 до 20 нФ. Устройство стабильно при любых условиях с емкостью нагрузки более 300 нФ. При катодном токе, не превышающем 5 мА, устройство стабильно при любой емкости нагрузки. tl431 * SO-8 — это будущий пакет 8 от 14 апреля 2012 г. Номер документа: DS35044 Ред. 6 — 2 Диоды Включены TL431 / TL432 . регулируемый ТОЧНЫЙ РЕГУЛЯТОР ШУНТА. Информация о приложениях tl431 * SO-8 — это будущий пакет 9 от 14 апреля 2012 г.Номер документа: DS35044 Rev.

Подробная информация о продукте с голыми матрицами: tl431 — Die Devices | Вафля | Игральные кости

Этот голый кристалл соответствует требованиям к конструкции гибридов и MCM, обеспечивая высокую надежность, высокую степень интеграции и стабильность при температуре. Эта часть является прямой заменой ON Semi (ON) или Texas Instruments (TI) TL431, TL431A, TL431B, TL431C и TL431M.

• Программируемое выходное напряжение до 36 В
• ± 0.Допуск опорного напряжения 5% при 25 ° C
• Низкое динамическое выходное сопротивление: 0,27 Ом Тип
• Допустимый ток потребления: от 1 мА до 100 мА
• Опорный зазор запрещенной зоны корректирует температурный дрейф
• Полный диапазон температур военного назначения
• Размер кристалла меньше, чем аналоги по отрасли

Семейства продуктов: , используемые для этого устройства, указаны в таблице ниже.

В _ВЫХ : нет
В _{O (мин.)} : 2,495 В
В _{O (макс.)} : 36,000 В
Начальная точность _(макс.) : 0,5%
I _{Z (Мин.)} для регулирования: 400,0 мкА
I _OUT I _{/ Z (макс.)} : 100 мА
TC: 34 ppm / ° C
TC _(макс.) : 92 ppm / ° C

V _OUT : нет данных
V _{O (мин.)} : 2.495 В
В _{O (макс.)} : 36,000 В
Начальная точность _(макс.) : 0,5%
I _OUT I _{/ Z (макс.)} : 100 мА
I _{Z (мин.)} для регулирования: 400 мкА
TC: 34 ppm / ° C
TC _(макс.) : 92 ppm / ° C

Другая деталь: Важная информация для этого устройства представлена ​​в таблице ниже.

• Зеленый: Доступен со склада или по низкой заводской MOQ.
• Янтарь: доступно по заводскому заказу с минимальным заказом.
• Красный: может применяться высокое заводское MOQ, пожалуйста, спрашивайте подробности.

• Зеленый: этот голый кристалл разработан и протестирован для использования в высоконадежных приложениях.
• Янтарный: этот голый кристалл может соответствовать более высоким требованиям надежности после дополнительных испытаний и квалификации, пожалуйста, спрашивайте подробности.
• Красный: этот голый кристалл не предназначен и специально не предназначен для использования в приложениях с высокой надежностью.

• Зеленый: этот голый кристалл подходит для космических приложений или имеет квалификационные данные на космическом уровне, пожалуйста, спрашивайте подробности.
• Янтарный: этот голый кристалл может быть использован для космических приложений с дополнительным тестированием и квалификацией, Пожалуйста спросите для подробностей.
• Красный: пригодность этого голого кристалла для космических приложений неизвестна и требует дополнительной квалификации. пожалуйста, спрашивайте подробности.

| Hackaday | Стр. 2

В течение долгого времени стабилитроны на стабилитронах были одной из тех схем, которые были широко распространены и очень неправильно понимались.Новички пытались использовать его для усиления своих экспериментов и задавались вопросом, почему все пошло не так, как планировалось. [Джеймс Льюис] опубликовал полезный учебник по теме под названием «Стабилитрон для паршивого регулятора», в котором разъясняются заблуждения, лежащие в основе использования устройства.

[Джеймс Льюис] проводит эксперимент со схемой регулятора с ESP8266 после краткого знакомства с самими стабилитронами. Для непосвященных стабилитрон может безопасно работать при обратном смещении и при определенном напряжении.Это позволяет напряжению на устройстве быть фиксированным.

Это, однако, зависит от тока, протекающего по цепи, который, в свою очередь, зависит от нагрузки. Схема будет работать, как ожидалось, для нагрузок, потребляющих небольшой ток. Это делает его пригодным для генерации опорных напряжений для микроконтроллеров и т.п.

Чтобы сделать стабилитрон «правильным» стабилизатором напряжения, вам просто нужно буферизовать выход с помощью какого-либо усилителя. Один транзистор — это минимум, но на самом деле он может работать довольно хорошо.Вы также можете добавить конденсатор параллельно стабилитрону, чтобы сгладить его шум.

— замечательные маленькие устройства, и подобные описания незаменимы для новичков, и их следует чаще распространять, как Учебник Зенера и Шоттки и Диоды как переключатель.

Один из самых универсальных инструментов на рабочем столе, по крайней мере, для электрических проектов, — это источник питания. Часто мы строим свои собственные, но после того, как мы соединили несколько банановых разъемов с блоком питания компьютера или мертвым жучком припаяли регулятор напряжения LM317 к стенной бородавке, как этот блок питания будет работать? Поскольку нежелательно использовать источник питания, который будет выпускать дым из всего, что он питает (или самого себя, если на то пошло), приемник постоянного тока или нагрузка может помочь определить рабочие пределы источника питания.

[электробоб] построил этот конкретный сток из частей, которые у него лежали. Теория потребителя постоянного тока относительно проста, поэтому его легко можно построить из частей из ящика для мусора, при условии, что вы найдете несколько транзисторов, предохранители, операционный усилитель и несколько радиаторов. Полный набор схем, которые разработал [electrobob], можно найти на его главной странице проекта. Он также сделал шаг вперед в этой сборке, так как он закоротил свой первый прототип и разрушил некоторые из транзисторов.Но использование в его конструкции нескольких дополнительных транзисторов также повышает безопасность и производительность нагрузки, так что это беспроигрышный вариант.

Эта нагрузка с постоянным током также имеет дополнительную возможность взаимодействия с генератором сигналов (в частности, Analog Discovery) и, как следствие, позволяет быстро подключать и отключать нагрузку. Если вам не нужен промышленный сток для постоянного тока и у вас есть запасные части, то это будет отличный вариант для рабочего стола.

«Глава 5; Горовиц и Хилл ». У студентов университетов всех предметов будут свои стандартные тексты, копии которых у каждого будут. Он будет им настолько знаком, что автор будет называть его сокращением, и, в зависимости от предмета и рассматриваемого фолианта, его будут либо ненавидеть повсюду, либо придерживаться и ценить как справочное произведение всей жизни.

Для инженеров-электронщиков наиболее ярким примером этого является работа [Пол Горовиц] и [Уинфилд Хилл] The Art Of Electronics .Он определенно попадает в последнюю категорию учебных пособий, поскольку является одновременно кладезем информации и представлен в чрезвычайно доступном стиле. Сейчас он доступен в третьем издании, но передо мной экземпляр — первое издание, напечатанное где-то в середине 1980-х годов.

Глава 5, вероятно, произвела наибольшее впечатление на меня в позднем подростковом возрасте, поскольку в ней объясняется регулирование напряжения и источники питания, как линейные, так и переключаемые. Хотя с точки зрения опыта в источниках питания нет ничего особенно сложного, объяснение их в девятнадцатилетнем возрасте в книге имело смысл, потому что в ней рассказывалось все, что вам нужно знать, а не только то, что школьный экзамен программа требовала, чтобы вы знали, было откровением.

На первой странице моего Art of Electronics , глава 5, они сразу перейдут к линейному стабилизатору напряжения μA723. Это довольно давно; разработка легендарного [Боба Видлара], мастера аналоговых интегральных схем, которая впервые появилась на рынке в 1967 году. [Горовиц] и [Хилл] говорят: « Хотя в настоящее время вы можете не выбрать ее для новой конструкции, она того стоит. глядя на некоторые детали, так как более поздние регуляторы работают по тем же принципам ». Когда они написали это предложение, ему было 13 лет, а сейчас ему почти 50, но, судя по тому факту, что Texas Instruments до сих пор перечисляет его как активный продукт без каких-либо зловещих предупреждений об окончании срока службы, кажется, что этого достаточно. дизайнеры не вняли этим словам.

Так почему же микросхема регулятора 50-летней давности все еще является активным продуктом? Существует огромное количество лучших регуляторов, возможно, более дешевых и эффективных регуляторов, которые делают его 14-контактный DIP действительно очень устаревшим. Ответ заключается в том, что это невероятно полезная деталь, потому что она не представляет собой регулятор как таковой, а представляет собой набор всех деталей, необходимых для изготовления регулятора практически любого описания. Таким образом, это удивительно универсальное устройство для дизайнера и идеальная платформа для всех, кто хочет узнать о регуляторе или поэкспериментировать с ним.
Читать далее «Знакомство с регуляторами напряжения с помощью A 723» →

Чтобы получить сертификат SCUBA, потенциальный дайвер должен найти магазин дайвинга и пройти курс обучения. После этого нужно взять в аренду дорогое оборудование. То есть, если только вы не [велосипедист], который нашел способ собрать часть своего собственного оборудования. Если вы хотите немного развлечься во время следующего погружения, эта сборка регулятора второй ступени может быть как раз для вас.

Стоит отметить, что [biketool] недвусмысленно дает понять, что его пока не следует использовать ни на одном живом существе. Текущий тест, тем не менее, проводился при давлении 120 фунтов на квадратный дюйм с использованием нескольких бутылок из-под газировки и некоторых старых велосипедных деталей. Регулятор, разработанный OpenSCAD, кажется, неплохо работает с чем-то самодельным с использованием некоторых деталей, напечатанных на 3D-принтере, и других вещей, доступных большинству мастеров / производителей / хакеров. [biketool] также затрагивает некоторые проблемы с утечкой из регулятора и обсуждает проблемы пористости, присущие FDM-печати, но в целом этот проект выглядит многообещающим.Вопрос о том, хотите ли вы, чтобы напечатанный 3D-сосуд, расположенный близко к вашему лицу, находился под давлением, — это повод для споров.

Мы не видим здесь много хаков, связанных с подводным плаванием с аквалангом. В конце концов, одно дело — привести в действие воздушный рог с баллонами для акваланга, но совсем другое дело — построить что-то, что не даст вам утонуть.

Спасибо [dave] за подсказку!

Ботан Ральф любит дешевые и грязные уловки, и за это мы ему аплодируем. Его последняя разработка — зарядное устройство LiFePO4, которое он сделал из частей, которые у него были под рукой, по цене менее $ 0.50 США. (Хотя мы думаем, что он действительно сделал это ради удовольствия.)

В основе схемы лежит программируемый шунтирующий стабилизатор TL431, который сам по себе является потрясающим и недооцененным чипом. Если вы не знакомы с TL431 (он же LM431), вы должны сами получить техническое описание и подобрать пару при следующем заказе запчастей для электроники. На самом деле, это такая классная фишка, что мы не можем удержаться от того, чтобы рассказать вам о ней ни минуты.

Читать далее «Ода TL431 и зарядному устройству LiFePO4» →

Стабилизатор напряжения 7805 — отличное устройство, если вам нужен простой способ понизить напряжение до 5 В.Это трехконтактное однокомпонентное решение, вырабатывающее пять вольт и много тепла. Просто, но не эффективно. За свою работу Hackaday Prize [K.C. Lee] работает над гораздо более эффективной заменой для 7805.

, такие как 7805, великолепны, но не очень эффективны. В зависимости от входного напряжения может видеть эффективность 50%. Переходя к источнику питания с переключателем, этот КПД достигает примерно 90%.

Для его замены, [К.C. Lee] использует LM3485, регулятор режима переключения, которому требуется всего несколько дополнительных деталей, чтобы превратить его в замену 7805. Вам понадобится колпачок на входе, но вы все равно должны вставить их в свою схему. , Правильно?

[Semicolo] есть куча старых блоков питания, которые он вытащил из некоторых матричных принтеров Lexmark. В исходной форме они выдавали 40 В, что близко к максимальному напряжению 35 В, необходимому для работы шаговых двигателей на 3D-принтере, который он строил.Поэтому он перепроектировал блок питания, чтобы изменить его выход.

Слева видна верхняя часть печатной платы. [Семиколо] перевернул его и сфотографировал следы на дне доски. Немного поработав в The Gimp (программное обеспечение для редактирования изображений FOSS), он смог преобразовать следы в черно-белые. Наложение изображения верха с 50% прозрачностью трасс позволило довольно легко увидеть соединения и сгенерировать схему для оборудования. Это действительно крутой трюк!

Понимание того, как это должно работать, — большой шаг в достижении его цели.Следующим шагом было посмотреть, сможет ли он подчинить цепь своей воле. Ранее он сталкивался с хаками ATX PSU, которые изменяли опорное напряжение, чтобы изменить выход. Он взял техническое описание на регулируемый шунтирующий регулятор HA17431. В нем объясняется, как настроить выход на основе значений нескольких внешних компонентов. Он добавил один резистор, и на выходе было 31 В, что вполне соответствовало его целевому диапазону.

ДИОДОВ TL431

Загрузить

ДИОДЫ TL431