Projektuojant elektronines grandines dažnai prireikia mažos galios įtampos reguliatoriaus arba etaloninio įtampos šaltinio. Keletą fiksuotų įtampų apima nereguliuojami integriniai įtampos reguliatoriai. Reguliuojamos yra sukurtos remiantis LM317 lustastačiau ji turi tam tikrų būdingų trūkumų ir dažnai perteklinį funkcionalumą. Daugeliu atvejų TL431 mikroschema išsprendžia šią problemą, nes yra mažos galios, stabilios įtampos šaltinis, kurį galima reguliuoti nuo 2,5 V iki 36 V.
Turinys
Kas yra TL431 lustas?
XX a. aštuntajame dešimtmetyje sukurta mikroschema dažnai vadinama "reguliuojamuoju reguliatoriumi", o schemoje - reguliatoriumi su dviem klasikiniais kaiščiais - anodu ir katodu. Taip pat yra trečiasis laidas, kurio paskirtis aptariama vėliau. Mikrojungiklių mazgas atrodo taip stabletron Tai visai nepanašu į mikrokomutatorių. Jį galima įsigyti kaip paprastą mikroschemą, su keliais korpuso variantais. Iš pradžių buvo gaminami tik skyliniai variantai, tačiau tobulėjant SMD technologijai TL431 taip pat buvo pakuojami į paviršinio montavimo korpusus, įskaitant populiarųjį SOT su įvairiu kontaktų skaičiumi. Mažiausias darbui reikalingas kaiščių skaičius yra 3. Kai kurie paketai turi daugiau kontaktų. Pertekliniai kaiščiai arba niekur neprijungti, arba sudvigubinti.
Pagrindinės TL431 savybės
Pagrindinės charakteristikos, kurias žinant galima atlikti daugiau nei 90 proc. užduočių, kylančių projektuojant elektronines grandines:
- išėjimo įtampos ribos yra 2,5...36 V (tai galima laikyti minusu, nes šiuolaikinių reguliatorių apatinė riba yra 1,5 V);
- Didžiausia srovė yra 100 mA (tai nėra daug, galima palyginti su vidutiniu maitinimo reguliatoriumi, todėl neperkraukite mikroschemos, ji neturi apsaugos);
- Vidinė varža (ekvivalentinio dvipolio varža) yra apie 0,22 omų;
- dinaminė varža - 0,2...0,5 Om;
- Uref = 2,495 V, tikslumas - priklausomai nuo serijos, nuo ±0,5 % iki ±2 %;
- TL431C darbinės temperatūros diapazonas yra 0...+70 °C, TL431A - minus 40...+85 °C.
Kitas charakteristikas, įskaitant priklausomybės nuo temperatūros kreives, rasite duomenų lape. Tačiau daugeliu atvejų jų neprireiks.
Kaiščių priskyrimas ir veikimas
Pažvelgus į vidinę integrinio grandyno struktūrą, akivaizdu, kad palyginimas su Zenerio diodais yra santykinis.
TL431 labiausiai primena komparatorių. Į invertuojantį išėjimą tiekiama 2,5 V atskaitos įtampa Vref. Ši įtampa stabilizuojama, todėl išėjimas taip pat bus stabilus. Neinvertuojantis išėjimas išvedamas į išorę. Jei prijungtoji įtampa yra mažesnė už etaloninę įtampą, komparatoriaus išėjimas komparatoriaus išėjimas nulisTranzistorius yra uždarytas ir srovė neteka. Jei įtampa tiesioginiame įėjime viršija 2,5 V, diferencinio stiprintuvo išėjimas tampa teigiamas, tranzistorius atsidaro ir juo pradeda tekėti srovė. Šią srovę riboja išorinė varža. Toks elgesys panašus į lavininį stabilizatoriaus skilimą, kai į jį įjungiama atvirkštinė įtampa. Diodas skirtas apsaugoti mikroschemą nuo atvirkštinės srovės.
Svarbu! Etaloninės įtampos išėjimo negalima palikti niekur neprijungto, jam reikalinga ne mažesnė kaip 4 µA srovė.
Tiesą sakant, ši grandinė taip pat yra šiek tiek sąlyginė - ji naudinga tik tam, kad paaiškintų, kaip viskas veikia. Faktinis įgyvendinimas vyksta pagal kitus principus. Pavyzdžiui, grandinėje neįmanoma rasti taško su 2,5 V etalonine įtampa.
Jungčių diagramų pavyzdžiai
Vienas iš TL431 grandinės variantų yra bendrasis komparatorius. Ją galima naudoti kai kurioms slenkstinėms relėms, pvz., lygio relėms, šviesos relėms ir kt. Įmontuotas tik etaloninės įtampos šaltinis, kuris nėra reguliuojamas, todėl srovė ir įtampos kritimas per jutiklį yra reguliuojami.
Kai tik į jutiklį krinta 2,5 V įtampa, mikroschemos išėjimo tranzistorius atsidaro, per šviesos diodą teka srovė ir jis užsidega. Vietoj šviesos diodo apkrovai perjungti galima naudoti mažos galios relę arba tranzistorinį jungiklį. Rezistorius R1 gali būti naudojamas komparatoriaus atsako lygiui reguliuoti. R2 atlieka balastinio įtaiso funkciją ir riboja šviesos diodo srovę.
Tačiau toks įtraukimas neleidžia išnaudoti visų TL431 galimybių - komparatorių galima įmontuoti į bet kurį kitą lustą, labiau tinkantį tokioms relėms. Tas pats mazgas skirtas kitokiam tikslui.
Paprasčiausia schema - perjungti TL431 lygiagretaus stabilizatoriaus režimu - 2,5 V etaloninės įtampos šaltiniu. Reikia tik balasto rezistoriuskuris apribos srovę per išėjimo tranzistorių.
Svarbu! Priešingai nei klasikinėje AVR grandinėje, kondensatorius neturėtų būti dedamas lygiagrečiai išėjimui. Tai gali sukelti parazitinius virpesius. Paprastai to nereikia, nes konstruktoriai ėmėsi priemonių triukšmui išėjime sumažinti. Tačiau dėl šios priežasties jo negalima naudoti kaip pagrindo triukšmo generatoriui, pavyzdžiui, įprastam stabilitronui.
Mikroschemos galimybės geriau išnaudojamos naudojant grįžtamojo ryšio grandinę, kurią sudaro rezistoriai R1 ir R2.
Įjungus maitinimą, išėjimo įtampa pakyla ir stabilizuojasi kelias mikrosekundes (sūkių dažnis nestandartizuotas). Ustab yra lygus pagal skirtuvąir ją galima apskaičiuoti pagal formulę Ustab=2,495*(1+R2/R1). Skaičiuojant reikia nepamiršti, kad vidinė varža dėl šios jungties padidėja (1+R2/R1) kartų.
AVR apkrovos galią galima padidinti klasikiniu būdu, įmontuojant papildomą bipolinis tranzistorius.
Svarbu! Tranzistorius turi būti įtrauktas į grįžtamojo ryšio grandinę.
Dėl šio įtraukimo grandinė virsta lygiagrečiuoju reguliatoriumi, reikalaujančiu, kad įėjimo įtampa viršytų išėjimo įtampą. Jo efektyvumas negali viršyti Uin/Uin santykio. Tai blogina AVR veikimą, todėl geriau naudoti lauko tranzistorių, kurio įtampos kritimas yra mažesnis.
Šiuo atveju efektyvumas didesnis dėl mažesnio reikiamo skirtumo tarp įėjimo ir išėjimo įtampų, tačiau tranzistoriaus užtūrai reikia papildomo maitinimo šaltinio - jo įtampa turi būti didesnė už Uin/out.
TL431 galima sukurti srovės reguliatorių.
Kolektoriaus srovė bus Istab=Vref/R1.
Jei ta pati grandinė perjungiama kaip dvipolis, sukuriamas srovės ribotuvas.
Srovė bus apribota Io=Vref/R1+Ika. Balastinio rezistoriaus vardinė vertė turi būti parenkama pagal Rb=Uin (Io/hfe+Ika), kur hfe yra tranzistoriaus stiprinimas. Tai galima išmatuoti multimetru, turinčiu šią funkciją.
Radijo mėgėjai mikroschemas naudoja ir nestandartiniams perjungimams. TL431 yra linkęs į savaiminį sužadinimą, o tai yra trūkumas. Tačiau tai leidžia jį naudoti kaip įtampos valdomą osciliatorių. Šiuo tikslu išėjime įrengiamas kondensatorius.
Kokie yra analogai
Šis integrinis grandynas yra labai populiarus elektronikos profesionalų ir mėgėjų pasaulyje. Todėl jį gamina daug gamintojų. Visame pasaulyje garsios įmonės "Texas Instruments" (kaip kūrėja), "Motorola", "Fairchild Semiconductor" ir kitos gamina lustą originaliu pavadinimu. TL430, kurio Vref = 2,75 V ir pusantro karto didesnė maksimali darbinė srovė, negalima praleisti. Tačiau ši mikroschema buvo mažiau paklausi ir neišliko iki SMD surinkimo eros.
Kiti gamintojai gamina įtampos reguliatorius su kitais raidiniais indeksais, tačiau jų pavadinimuose būtinai turi būti skaičiai 431 (kitaip vartotojas paprasčiausiai nekreips dėmesio į nežinomą mikroschemą). Rinkoje yra šių produktų:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
ir kitų panašaus funkcionalumo integrinių grandynų. Tačiau neaiškių ir nežinomų gamintojų produktai negarantuotai atitinka parametrus.
Yra rusiškas analogas KR142EN19A, gaminamas KT-26 pakuotėje (panašus į mažos galios tranzistorių). Jis visiškai analogiškas originaliam lustui, tačiau kai kurios savybės šiek tiek skiriasi. Pavyzdžiui, jo vidinė varža normalizuota iki <0,5 Om.
Pažymėtinas ir SG6105 PWM valdiklis. Jame yra du vidiniai stabilizatoriai, visiškai identiški TL431. Jie turi atskirus kaiščius ir gali būti naudojami kaip etaloninės įtampos šaltiniai.
Kaip išbandyti TL431 lustą
Mikroschemos vidinė struktūra yra gana sudėtinga, todėl jos neįmanoma išbandyti vienu testeriu. Bet kuriuo atveju turėsite surinkti tam tikrą grandinę. Jei yra reguliuojamas maitinimo šaltinis, reikės trijų rezistorių ir šviesos diodo.
Maitinimo šaltinio įtampa turi būti ne didesnė kaip 36 V. R1 reikia parinkti taip, kad esant maksimaliai įtampai srovė per šviesos diodą neviršytų 10-15 mA. R1 ir R3 santykis turi būti toks, kad esant maksimaliai šaltinio įtampai ant R3 kristų daugiau kaip 2,5 V arba geriau - daugiau kaip 3 V. Kai išėjimo įtampa pakyla nuo 0 V iki R3 slenksčio, šviesos diodas ima mirksėti, o tai reiškia, kad mikroschema yra sugedusi. Nereikia nustatyti šviesos diodo, tiesiog išmatuokite įtampą prie katodo - ji turėtų smarkiai pasikeisti.
Jei nėra reguliuojamo šaltinio, bet yra pastovios įtampos maitinimo šaltinis, vietoj R3 reikės naudoti potenciometrą. Šviesos diodas turėtų įsijungti ir išsijungti, kai slankiklis sukamas į abi puses.
Elektronikos komponentų rinkoje yra labai platus integruotų įtampos reguliatorių asortimentas. Tačiau taikymo sričių spektras taip pat labai platus, todėl daugelis integrinių grandynų tipų turi savo nišą rinkoje. Įtrauktas TL431.
Susiję straipsniai:
