Saat merancang rangkaian elektronik, seringkali dibutuhkan pengatur tegangan daya rendah atau sumber tegangan referensi. Sejumlah tegangan tetap ditutup oleh stabilisator integral yang tidak diatur. Bangun yang dapat disesuaikan chip LM317, tetapi memiliki kekurangan tertentu yang melekat dan seringkali fungsi yang tidak perlu. Dalam banyak kasus, chip TL431 akan menyelesaikan masalah, memungkinkan Anda mendapatkan sumber tegangan stabil berdaya rendah yang dapat disesuaikan dari 2,5 hingga 36 V.
Isi
Apa itu chip TL431?
Sirkuit mikro ini, yang dikembangkan pada tahun 70-an abad kedua puluh, sering disebut "dioda zener yang dapat disesuaikan", dan ditunjuk pada diagram sebagai dioda zener dengan dua kesimpulan klasik - anoda dan katoda. Ada juga kesimpulan ketiga, yang tujuannya akan dibahas nanti. Sepertinya perakitan mikro dioda zener tidak ingat sama sekali. Ini diproduksi, seperti sirkuit mikro konvensional, dalam beberapa opsi paket. Awalnya, opsi dibuat hanya untuk papan berlubang (lubang sejati), dengan perkembangan teknologi SMD, TL431 mulai "dikemas" ke dalam paket yang dipasang di permukaan, termasuk SOT populer dengan jumlah pin yang berbeda. Jumlah minimum kaki yang diperlukan untuk operasi adalah 3. Beberapa kasing berisi lebih banyak pin. Kelebihan kaki tidak terhubung di mana pun, atau diduplikasi.
Fitur Utama TL431
Karakteristik utama, yang pengetahuannya cukup untuk melakukan 90+ persen tugas yang muncul dalam pengembangan sirkuit elektronik:
- batas tegangan keluaran - 2,5 ... 36 V (ini dapat dikaitkan dengan minus, karena regulator modern memiliki batas bawah 1,5 V);
- arus tertinggi adalah 100 mA (kecil, sebanding dengan dioda zener daya sedang, jadi Anda tidak boleh membebani sirkuit mikro, ia tidak memiliki perlindungan);
- resistansi internal (impedansi jaringan dua terminal yang setara) - sekitar 0,22 Ohm;
- resistensi dinamis - 0,2 ... 0,5 Ohm;
- nilai paspor Uref = 2,495 V, akurasi - tergantung pada seri, dari ± 0,5% hingga ± 2%;
- kisaran suhu pengoperasian untuk TL431С – 0…+70 °С, untuk TL431A – minus 40…+85 °С.
Karakteristik lain, termasuk grafik ketergantungan parameter pada suhu, dapat ditemukan di lembar data. Tetapi dalam kebanyakan kasus mereka tidak akan dibutuhkan.
Tujuan kesimpulan dan prinsip operasi
Saat menganalisis struktur internal sirkuit mikro, menjadi jelas bahwa perbandingan dengan dioda zener agak sewenang-wenang.
Yang terpenting, struktur TL431 menyerupai komparator. Tegangan referensi Vref 2,5 V diterapkan pada keluaran pembalik.Tegangan ini stabil, sehingga output juga akan stabil. Output non-pembalik dibawa keluar. Jika tegangan yang diberikan tidak melebihi tegangan referensi, keluaran komparator nol, transistor ditutup, tidak ada arus yang mengalir. Jika tegangan pada input langsung melebihi 2,5 V, maka level positif muncul pada output penguat diferensial, transistor terbuka, dan arus mulai mengalir melaluinya. Arus ini dibatasi oleh hambatan luar. Perilaku ini menyerupai kerusakan avalanche dioda zener ketika tegangan balik diterapkan padanya. Dioda dirancang untuk melindungi terhadap penyalaan terbalik dari sirkuit mikro.
Penting! Pin referensi tegangan tidak boleh dibiarkan tidak terhubung dan membutuhkan arus minimal 4µA.
Faktanya, skema ini bersyarat - hanya cocok untuk menjelaskan sifat pekerjaan. Pada kenyataannya, semuanya dilaksanakan sesuai dengan prinsip-prinsip lain. Jadi, di dalam rangkaian Anda tidak dapat menemukan titik dengan tegangan referensi 2,5 V.
Contoh rangkaian switching
Salah satu opsi untuk rangkaian switching TL431 adalah komparator konvensional. Anda dapat membangun semacam relai ambang di atasnya - misalnya, relai level, relai pencahayaan, dll. Hanya sumber tegangan referensi yang terpasang dan tidak dapat diatur, oleh karena itu, arus dan penurunan tegangan melalui sensor diatur.
Segera setelah 2,5 V turun pada sensor, transistor keluaran dari sirkuit mikro terbuka, arus mengalir melalui LED dan menyala. Alih-alih LED, Anda dapat menggunakan relai berdaya rendah atau sakelar transistor yang mengalihkan beban. Resistor R1 dapat digunakan untuk mengatur tingkat operasi komparator. R2 berfungsi sebagai pemberat dan membatasi arus yang melalui LED.
Tetapi penyertaan seperti itu tidak memungkinkan untuk menggunakan semua fitur TL431 - komparator dapat dibangun di atas sirkuit mikro lain yang lebih cocok untuk relai tersebut.Perakitan yang sama dirancang untuk tujuan lain.
Rangkaian paling sederhana untuk menyalakan TL431 dalam mode regulator paralel adalah sumber tegangan referensi 2,5 V. Untuk ini, hanya diperlukan pemberat penghambat, yang akan membatasi arus yang melalui transistor keluaran.
Penting! Berbeda dengan rangkaian switching dioda zener klasik, Anda tidak boleh memasang kapasitor secara paralel dengan output. Hal ini dapat menyebabkan osilasi parasit. Secara umum, itu tidak diperlukan, karena pengembang telah mengambil langkah-langkah untuk mengurangi kebisingan keluaran. Tetapi karena ini, sirkuit mikro tidak dapat digunakan sebagai dasar untuk generator kebisingan, seperti dioda zener konvensional.
Lebih lengkap kemampuan sirkuit mikro digunakan dalam sirkuit umpan balik yang dibentuk oleh resistor R1 dan R2.
Ketika daya diterapkan, tegangan output naik dan stabil dalam beberapa mikrodetik (laju perubahan tegangan tidak standar). Ustab diatur pembagi, dapat dihitung dengan rumus Ustab=2.495*(1+R2/R1). Saat menghitung, harus diingat bahwa resistansi internal dengan inklusi seperti itu meningkat (1 + R2 / R1) kali.
Anda dapat meningkatkan kapasitas beban stabilizer dengan cara klasik dengan menyalakan tambahan transistor bipolar.
Penting! Transistor harus disertakan dalam rangkaian loop umpan balik.
Inklusi semacam itu mengubah rangkaian menjadi regulator paralel, yang membutuhkan tegangan input melebihi tegangan output. Efisiensinya tidak dapat melebihi rasio Uout/Uin. Ini memperburuk parameter stabilizer, jadi lebih baik menggunakan transistor efek medan, penurunan tegangan lebih sedikit.
Di sini, efisiensi lebih tinggi karena perbedaan yang diperlukan lebih kecil antara tegangan input dan output, tetapi sumber daya tambahan diperlukan untuk gerbang transistor - tegangannya harus melebihi Vin.
Pada TL431, Anda dapat merakit stabilizer saat ini.
Arus di rangkaian kolektor transistor akan sama dengan Istab \u003d Vref / R1.
Jika rangkaian yang sama dimasukkan dalam bentuk jaringan dua terminal, maka akan diperoleh pembatas arus.
Arus akan dibatasi pada Io=Vref/R1+Ika. Nilai resistor balast harus dipilih dari kondisi Rb=Uin(Io/hfe+Ika), di mana hfe adalah penguatan transistor. Itu dapat diukur dengan multimeter yang memiliki fungsi ini.
Amatir radio menggunakan sirkuit mikro dalam inklusi non-standar. TL431 memiliki kecenderungan untuk menggairahkan diri sendiri, yang merupakan kerugian. Tapi ini memungkinkan untuk menggunakannya sebagai generator yang dikendalikan tegangan. Untuk melakukan ini, kapasitor dipasang pada output.
Apa analognya?
Sirkuit mikro memiliki popularitas tinggi di dunia profesional dan penggemar elektronik. Oleh karena itu, diproduksi oleh banyak produsen. Perusahaan terkenal di dunia Texas Instruments (sebagai pengembang), Motorola, Fairchild Semiconductor, dan lainnya memproduksi sirkuit mikro dengan nama aslinya. Tidak mungkin untuk tidak menyebutkan stabilizer TL430 yang dirilis sebelumnya, dengan Vref = 2,75 V dan arus operasi maksimum meningkat satu setengah kali. Tetapi sirkuit mikro ini kurang diminati, dan tidak sesuai dengan awal era pemasangan SMD.
Pabrikan lain memproduksi pengatur tegangan dengan indeks huruf lain, tetapi mereka selalu memiliki angka 431 dalam namanya (jika tidak, konsumen tidak akan memperhatikan sirkuit mikro yang tidak diketahui). Di pasaran adalah:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
dan sirkuit mikro lainnya yang fungsinya serupa. Tetapi produk dari produsen yang kurang dikenal dan tidak dikenal tidak menjamin kepatuhan terhadap parameter.
Ada analog domestik - KR142EN19A, diproduksi dalam paket KT-26 (mirip dengan transistor daya rendah). Ini benar-benar mirip dengan chip asli, tetapi beberapa karakteristiknya sedikit berbeda. Jadi, resistansi internal dinormalisasi dalam <0,5 Ohm.
Layak disebut adalah pengontrol SG6105 PWM. Ini berisi dua stabilisator internal, benar-benar identik dengan TL431. Mereka memiliki terminal terpisah dan dapat digunakan sebagai sumber tegangan referensi.
Bagaimana cara memeriksa kinerja chip TL431
Sirkuit mikro memiliki struktur internal yang agak rumit, sehingga tidak dapat diperiksa oleh satu penguji. Bagaimanapun, Anda harus mengumpulkan semacam skema. Jika ada catu daya yang diatur, maka tiga resistor dan LED diperlukan.
Tegangan catu daya tidak boleh lebih dari 36 V. R1 dipilih sehingga pada tegangan maksimum, arus yang melalui LED tidak melebihi 10-15 mA. Rasio R1 dan R3 harus sedemikian rupa sehingga pada tegangan sumber maksimum, lebih dari 2,5 V jatuh pada R3, dan sebaiknya lebih dari 3. Ketika tegangan keluaran naik dari 0 V untuk mencapai ambang batas pada R3, LED akan berkedip, yang berarti sirkuit mikro bekerja. Anda tidak dapat memasang LED, tetapi cukup ukur tegangan pada katoda - itu akan berubah secara tiba-tiba.
Jika tidak ada sumber yang diatur, tetapi ada catu daya dengan tegangan konstan, Anda harus menggunakan potensiometer, bukan R3. Saat mesin berputar di kedua arah, LED akan menyala dan padam.
Pasar komponen elektronik menawarkan rangkaian regulator tegangan terintegrasi yang sangat luas.Tetapi cakupannya sangat luas, sehingga banyak jenis sirkuit mikro memiliki ceruk pasarnya sendiri. Termasuk TL431.
Artikel serupa:
