TL431 yra programuojama šunto įtampos atskaita, kuri kontroliuoja įtampą jutdama ir skęsdama srovę. Skirtingai nuo fiksuoto zenerio, jis naudoja grįžtamąjį ryšį, kad išliktų tikslus keičiantis sąlygoms. Šiame straipsnyje aiškiai paaiškinamas jo veikimas, vidinė struktūra, kaiščių funkcijos ir įprastas grandinės naudojimas.
TL431 apžvalga
TL431 yra tiksli, programuojama šunto įtampos atskaita, kuri palaiko pastovią ir tikslią įtampą daugelyje grandinių. Užuot užrakinęs įtampą fiksuotame lygyje, kaip pagrindinis zenerio diodas, jis koreguoja savo elgesį pagal grįžtamąjį ryšį. Dėl to TL431 yra lankstesnis ir geriau išlaiko stabilią įtampą keičiantis sąlygoms.
TL431 viduje REF kaiščio įtampa lyginama su maždaug 2.495 V vidine atskaita. Kai REF įtampa viršija šį lygį, prietaisas leidžia daugiau srovės tekėti per savo katodo. Šis veiksmas sumažina įtampą iki norimo lygio. Tokiu būdu TL431 gali veikti kaip reguliuojamas atskaitos taškas, paprastas reguliatorius arba valdymo dalis grįžtamojo ryšio keliuose, padedantis grandinei išlikti subalansuotai ir stabiliai.
TL431 vidinė blokinė schema
TL431 veikia kaip reguliuojamas šunto reguliatorius, sukurtas aplink tikslią vidinę atskaitą ir didelio stiprinimo klaidų stiprintuvą. Įrenginio viduje sukuriama stabili 2.5 V atskaita ir nuolat lyginama su įtampa, taikoma atskaitos kaiščiui. Šis palyginimas nustato, kaip stipriai vidinis valdymo elementas veikia tarp katodo ir anodo.
Kai etaloninė kaiščio įtampa pakyla virš vidinio 2.5 V lygio, vidinis stiprintuvas padidina laidumą katode. Tai ištraukia srovę per prietaisą ir sumažina prie jo prijungtą išorinę įtampą. Kai etaloninis kaištis ttage yra mažesnis nei 2.5 V, laidumas sumažėja, todėl įtampa vėl pakyla. Šis grįžtamojo ryšio veiksmas griežtai reguliuoja jaučiamą įtampą.
Anodas tarnauja kaip srovės kelias, o katodas elgiasi kaip valdomos srovės kriauklė, o ne paprastas diodas. Kadangi etaloninį kaištį gali valdyti išorinis rezistorių tinklas, reguliavimo tašką galima nustatyti virš 2,5 V, todėl TL431 gali veikti kaip tikslus reguliuojamas įtampos atskaitos arba grįžtamojo ryšio valdymo elementas maitinimo grandinėse.
TL431 kontaktų ir kaiščių funkcijos
TL431 kontaktų išdėstymas sugrupuoja kelis kaiščius į tuos pačius vidinius mazgus, atspindinčius, kaip įrenginys sukonstruotas ir naudojamas. Katodas pasirodo ant 1 kaiščio ir tarnauja kaip pagrindinis valdymo ir srovės nuleidimo gnybtas. Šis kaištis reaguoja į etaloninio įėjimo pokyčius ir reguliuoja srovės srautą, kad reguliuotų įtampą.
Prie anodo pririšti keli kaiščiai, parodyti 2, 3, 6 ir 7 kaiščiuose. Šie kaiščiai turi tą patį vidinį ryšį ir veikia kaip srovės grįžtamasis kelias. Naudojant kelis anodinius kaiščius, pagerėja srovės valdymas ir sumažėja pasipriešinimas, o tai padeda stabiliai veikti.
Etaloninis kaištis yra 8 kaištyje ir suteikia valdymo įvestį reguliavimo lygiui nustatyti. Kai šis kaištis pasiekia vidinį atskaitos slenkstį, prietaisas pradeda reguliuoti. 4 ir 5 kaiščiai pažymėti kaip neprijungti, o tai reiškia, kad jie neturi vidinės funkcijos ir turėtų būti palikti nenaudojami.
TL431 elektros specifikacijos ir ribos
| Parametras | Tipinė vertė | Kodėl tai svarbu |
|---|---|---|
| Vidinė etaloninė įtampa | ≈ 2.495 V | Nustatoma, kada TL431 pradeda valdyti įtampą |
| Reguliuojamas galios diapazonas | Iki ≈ 36 V | Apibrėžia, kokią aukštą išėjimo įtampą galima nustatyti |
| Katodinės srovės diapazonas | ~1 mA iki 100 mA (priklauso nuo varianto) | Užtikrina, kad TL431 tinkamai reguliuotų |
| Dinaminė varža | Labai mažas (sub-omas) | Padėkite išlaikyti pastovią įtampą |
| Darbinė temperatūra | Nuo –40 °C iki +125 °C (įprasta) | Užtikrina stabilų veikimą keičiantis temperatūrai |
Kaip TL431 reguliuoja įtampą skęstant srovei?
TL431 kontroliuoja įtampą reguliuodamas, kiek srovės jis traukia per savo katodą. Kai įtampa REF kaištyje padidėja nei vidinė atskaita, prietaisas padidina katodo srovę. Šis veiksmas traukia kontroliuojamą įtampą žemyn per išorinius rezistorius.
Kai REF kaiščio įtampa nukrenta žemiau atskaitos lygio, TL431 sumažina katodo srovę. Traukiant mažiau srovės, išėjimo įtampai leidžiama vėl pakilti. Šis reguliavimas pirmyn ir atgal vyksta nuolat, kad įtampa būtų stabili.
Kadangi TL431 veikia skęsdamas srovę, jis negali reguliuoti pats. Srovei tiekti visada reikalingas rezistorius arba srovės šaltinis, kad prietaisas galėtų tinkamai valdyti įtampą.
TL431 išėjimo įtampos nustatymas su rezistoriaus dalikliu
TL431 veikia kaip programuojama nuoroda, aptikdama padalintą išėjimo įtampos dalį per rezistoriaus tinklą, prijungtą prie jo atskaitos kaiščio. Rezistoriai sudaro įtampos daliklį, kuris sumažina išėjimo įtampą iki vidinio 2,5 V atskaitos lygio. Kai ši padalinta įtampa pasiekia atskaitos slenkstį, TL431 pradeda vesti ir valdyti grandinę, kad išvestis būtų stabili.
Pakeitus rezistoriaus vertes, tiesiogiai keičiasi išėjimo įtampa. Padidinus viršutinį rezistorių, padidėja išėjimo įtampa, o padidinus apatinį - sumažėja. Šis ryšys leidžia tiksliai nustatyti įtampą nekeičiant paties prietaiso, naudojant tik pasyvius komponentus.
TL431 minimalus katodo srovės reikalavimas
• TL431 turi nuleisti minimalų katodo srovės kiekį, kad tinkamai reguliuotų
• Kai srovė nukrenta per žemai, įtampos valdymas tampa silpnas arba nestabilus
• Vidinės kontrolės skyrius gali netinkamai veikti
• Išėjimo įtampa gali dreifuoti arba nustoti reguliuoti esant apkrovai
TL431 serijos rezistoriaus projektavimas
• Nustatykite mažiausią įvesties tūrįtage
• Nustatykite maksimalią srovę, kurią sunaudos apkrova
• Rezervuokite pakankamai katodo srovės, kad TL431 galėtų tinkamai reguliuoti
• Apskaičiuokite serijinį rezistorių, kad jis galėtų tiekti ir apkrovos srovę, ir TL431 srovę
Galios išsklaidymo patikrinimai
| Komponentas | Galios skaičiavimas |
|---|---|
| TL431 | PTL431 ≈ VKA X IK |
| Serijinis rezistorius | PR ≈ (VIN -VOUT) X ITOTAL |
TL431 stabilumo ir virpesių aspektai
TL431 veikia kaip mažas valdymo stiprintuvas grandinės viduje. Dėl šios priežasties jis gali tapti nestabilus ir pradėti svyruoti, jei aplinkinės dalys nebus kruopščiai parinktos. Išėjimo talpa, kondensatorius ESR ir katodo srovės kiekis turi įtakos reguliavimo stabilumui.
Siekiant pagerinti stabilumą, dažnai pridedamas nedidelis kondensatorius arba RC tinklas, kad būtų galima kontroliuoti, kaip TL431 reaguoja į greitus pokyčius. Kai kurios naujesnės TL431 versijos yra sukurtos taip, kad išliktų stabilios su daugelio tipų išvesties kondensatoriais, o tai palengvina grandinės nustatymą.
Jei neatsižvelgiama į stabilumą, reguliuojama įtampa gali rodyti triukšmą, virpėjimą ar nepageidaujamus garsus su maitinimu susijusiose grandinėse.
TL431 naudojimas kaip įtampos slenksčio detektorius
TL431 gali veikti kaip tikslus įtampos slenksčio įtaisas, stebint įtampą, prijungtą prie jo REF kaiščio. Kai ši jaučiama įtampa kerta nustatytą lygį, katodo srovė greitai keičiasi. Šis aiškus pakeitimas gali būti naudojamas nurodant, kai įtampa yra per žema arba per aukšta.
Tokiu būdu naudojant TL431, tas pats įrenginys atlieka ir nuorodos, ir valdymo veiksmus. Tai išlaiko grandinę paprastą, tuo pačiu užtikrinant nuoseklų ir patikimą įtampos aptikimą stebėjimo ir apsaugos funkcijoms.
TL431 grįžtamojo ryšio valdymas SMPS grandinėse
• TL431 stebi išėjimo įtampą naudodamas rezistoriaus daliklį
• Išėjimo įtampos pokyčiai turi įtakos TL431 katodo srovei
• Katodo srovė valdo srovę per optinio jungiklio šviesos diodą
• Optinis jungiklis perduoda grįžtamojo ryšio signalą per izoliacijos barjerą
• Šis grįžtamasis ryšys padeda išlaikyti stabilią išėjimo įtampą izoliuotuose maitinimo šaltiniuose
TL431 variantų pasirinkimo pagrindai
| Pasirinkimo poreikis | Ką patikrinti? |
|---|---|
| Didelis tikslumas | Etaloninės įtampos tolerancijos laipsnis |
| Silpnos srovės veikimas | Mažiausios katodo srovės specifikacija |
| Stabilus veikimas | Talpinės apkrovos stabilumo įvertinimas |
| Pakuotės dydis | TO-92, SOT-23 arba SOIC parinktys |
Išvada
TL431 veikia lygindamas jaučiamą įtampą su vidine 2,5 V atskaita ir reguliuodamas katodo srovę, kad įtampa būtų stabili. Jo elgesys priklauso nuo teisingų rezistoriaus verčių, pakankamos katodo srovės ir tinkamų stabilumo dalių. Kai laikomasi šių ribų, jis patikimai veikia kaip etalonas, reguliatoriaus elementas, slenksčio įtaisas ir grįžtamojo ryšio valdymo blokas maitinimo grandinėse.
Dažnai užduodami klausimai [DUK]
Ar TL431 gali pakeisti zenerio diodą?
Taip, bet tik grandinėse, kurios gali tiekti reikiamą katodo srovę. TL431 reikia poslinkio srovės ir grįžtamojo ryšio, skirtingai nei pasyviam zenerio diodui.
Kas atsitiks, jei TL431 katodo srovė yra per didelė?
Perteklinė katodo srovė sukelia perkaitimą ir reguliavimo praradimą. Nuolatinė viršsrovė gali visam laikui sugadinti įrenginį.
Ar TL431 reguliuoja iš karto įjungus?
Ne. Reguliavimas prasideda tik tada, kai katodo srovė pasiekia minimalų darbinį lygį, o etaloninis kaištis artėja prie 2,5 V.
Ar temperatūra turi įtakos TL431 tikslumui?
Taip. Temperatūros pokyčiai šiek tiek keičia vidinę etaloninę įtampą. Poslinkis yra nedidelis, bet svarbus tiksliam įtampos valdymui.
Ar TL431 gali susidoroti su greitais apkrovos pokyčiais?
Tik tuo atveju, jei aplinkinė grandinė yra stabili. Prastas kompensavimas arba neteisinga išėjimo talpa gali sukelti įtampos šuolius arba svyravimus.
Ar galima lygiagrečiai sujungti kelis TL431 įrenginius?
Ne. Tiesioginis lygiagretumas sukelia netolygų srovės pasidalijimą dėl vidinių atskaitos skirtumų. Reikalingas išorinis balansavimas.