Κατανόηση του TL431: Ένας ολοκληρωμένος οδηγός για τους ρυθμιστές διακλάδωσης ακριβείας
Κατάλογος
Το TL431 είναι ένα ενσωματωμένο τσιπ αναφοράς με ελεγχόμενη ακρίβεια τριών τερματικών με καλή σταθερότητα θερμοκρασίας.Λόγω της υψηλής ακρίβειας του, του θορύβου ρεύματος και της εξόδου χαμηλής ηρεμίας, χρησιμοποιείται ευρέως σε μια ποικιλία ηλεκτρονικών συσκευών, όπως αυτόματο έλεγχο, διαχείριση ενέργειας και μετατροπή ισχύος.Προκειμένου να βοηθήσουμε όλους να έχουν καλύτερη κατανόηση του TL431, αυτό το άρθρο έχει συντάξει σχετικές πληροφορίες σχετικά με το TL431, έρχονται και ρίχνουν μια ματιά.
Τι είναι ο ρυθμιστής TL431;
Το TL431 είναι ένας ρυθμιστής ρυθμιζόμενης ακρίβειας 2.50V έως 36V που παράγεται από κοινού από την Texas Instruments Incorporated (TI) και την Motorola Incorporated στις Η.Π.Α., έχει την ικανότητα ρυθμιζόμενου ρεύματος εξόδου και είναι ένα είδος πηγής τάσης αναφοράς.Η σειρά προϊόντων TL431 περιλαμβάνει TL431C, TL431AC, TL431I, TL431AI, TL431M, TL431Y, με 6 μοντέλα.Η σειρά TL431 αποτελείται από έξι μοντέλα.Η δομή εσωτερικού κυκλώματος αυτών των μοντέλων είναι πανομοιότυπη, μόνο μια μικρή διαφορά στους μεμονωμένους τεχνικούς δείκτες.Επειδή το TL431 έχει τα πλεονεκτήματα μικρού μεγέθους, ρυθμιζόμενη με ακρίβεια τάση αναφοράς και μεγάλο ρεύμα εξόδου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δημιουργήσει μια ποικιλία ρυθμιστών.Τα χαρακτηριστικά της απόδοσης περιλαμβάνουν συνεχώς ρυθμιζόμενη τάση εξόδου μέχρι 36V, ευρύ φάσμα ρεύματος λειτουργίας 0,1mA έως 100mA, τυπική δυναμική αντίσταση 0,22 ohms και χαμηλή απόδοση ψευδής.Επιπλέον, έχει μέγιστη τάση εισόδου 37V, μέγιστο ρεύμα λειτουργίας 150mA, εσωτερική τάση αναφοράς 2,5V και εύρος τάσης εξόδου 2,5V έως 30V.
Εναλλακτικές λύσεις και ισοδύναμα:
• TL431bilpre3
Κύρια χαρακτηριστικά του TL431
Τα κύρια χαρακτηριστικά του TL431 περιλαμβάνουν:
Υψηλή ακρίβεια: Η ακρίβεια της τάσης αναφοράς του TL431 μπορεί να φτάσει ± 2 % ή υψηλότερη, καθιστώντας την ικανή να παρέχει σταθερές και ακριβείς τάσεις εξόδου σε ένα ευρύ φάσμα τάσεων.
Καλή δυναμική απόδοση: Το TL431 έχει μια γρήγορη δυναμική απόκριση.Μπορεί να ρυθμίσει γρήγορα την τάση εξόδου όταν αλλάξει το φορτίο τροφοδοσίας, για να διατηρήσει μια σταθερή έξοδο της τροφοδοσίας.
Απλοποιημένος σχεδιασμός κυκλώματος: Δεδομένου ότι το TL431 ενσωματώνει έναν ενισχυτή σφάλματος και μια πηγή τάσης αναφοράς, μπορεί να απλοποιήσει το σχεδιασμό του κυκλώματος, να μειώσει το μέγεθος του κυκλώματος και να μειώσει το κόστος της τροφοδοσίας στο σχεδιασμό τροφοδοσίας.
Ρυθμιζόμενη τάση εξόδου: Η τάση εξόδου του TL431 μπορεί να ρυθμιστεί με δύο εξωτερικές αντιστάσεις και το εύρος προσαρμογής της είναι από 2,5V έως 36V, το οποίο επαρκεί για την κάλυψη των αναγκών διαφορετικών κυκλωμάτων τροφοδοσίας.
Αξιολογήσεις TL431
Οι βαθμολογίες ρεύματος, τάσης και ισχύος οποιασδήποτε συσκευής δείχνουν τις απαιτήσεις ισχύος της, δηλαδή πόσο ρεύμα και τάση είναι επαρκής για τη λειτουργία της.Ο παρακάτω πίνακας παρέχει τις τρέχουσες, ισχύς και τις βαθμολογίες τάσης του TL431.
Πώς να μετρήσετε την ποιότητα του TL431;
Για να μετρήσουμε εάν η απόδοση του TL431 είναι καλή, πρέπει να προσδιορίσουμε τις καρφίτσες του ως ακροδέκτη αναφοράς, άνοδο και κάθοδο.Αφού επιβεβαιώσουμε τις καρφίτσες, μπορούμε να ακολουθήσουμε τα παρακάτω βήματα για να μετρήσουμε.Πρώτον, προσαρμόζουμε το εύρος του πολύμετρο στο μπλοκ RXLK, συνδέουμε το μαύρο στυλό με την άνοδο και το κόκκινο στυλό στην κάθοδο.Αυτό που μετράται αυτή τη στιγμή είναι η αντίσταση προς τα εμπρός του TL431.Στη συνέχεια, ανταλλάσσουμε τους οδηγούς δοκιμής, δηλαδή, το μαύρο στυλό συνδέεται με την κάθοδο και το κόκκινο στυλό συνδέεται με την άνοδο.Αυτή τη στιγμή πρέπει να εμφανιστεί η άπειρη αντίσταση αντίστροφης αντίστασης.Αυτό σημαίνει ότι όταν το ρεύμα ρέει από την άνοδο στην κάθοδο, το TL431 μπορεί να ενεργοποιηθεί κανονικά.Και όταν το ρεύμα ρέει από την κάθοδο στην άνοδο, το TL431 είναι απενεργοποιημένο.Στη συνέχεια, διατηρούμε ακόμα το εύρος πολυμέτρου στο μπλοκ RXLK, συνδέουμε το μαύρο στυλό με τον τερματικό αναφοράς και το κόκκινο στυλό στην κάθοδο.Αυτή τη στιγμή, δεν πρέπει να υπάρχει ρεύμα μέσω αυτού, δηλαδή, δεν υπάρχει καμία ένδειξη στο μετρητή.Στη συνέχεια, όταν αγγίζουμε το μαύρο στυλό με το ένα χέρι και την άνοδο με το άλλο χέρι, ο δείκτης πρέπει να ταλαντεύεται σημαντικά.Όταν ικανοποιηθεί αυτή η κατάσταση, ο πείρος που αγγίζει με το χέρι είναι ο ακροδέκτης αναφοράς.Το τελευταίο βήμα είναι να βραχυκυκλώσει τον ακροδέκτη αναφοράς και την άνοδο, δηλαδή να επιτρέψει το ρεύμα να ρέει από τον ακροδέκτη αναφοράς και την άνοδο ταυτόχρονα.Σε αυτή την περίπτωση, εάν ο μαύρος μολύβδου δοκιμής συνδέεται με την κάθοδο και ο κόκκινος μολύβδου δοκιμής συνδέεται με την άνοδο, συνήθως θα υπάρξει μικρότερη πτώση τάσης.Αντίθετα, εάν ο μαύρος μολύβδου δοκιμής συνδέεται με την άνοδο και ο κόκκινος μόλυβδος δοκιμής συνδέεται με την κάθοδο, θα υπάρχει γενικά μια σχετικά μεγάλη πτώση τάσης.Η αρχή αυτής της μέτρησης βασίζεται στις διαφορετικές σταγόνες τάσης του TL431 κατά τη διάρκεια της εμπρόσθιας και της αντίστροφης αγωγιμότητας.
Για τι μπορεί να χρησιμοποιηθεί;
• οθόνη τάσης
• Κύκλωμα σε λοστό
• ρυθμιστής διακλάδωσης
• Περιοριστής ρεύματος ακριβείας
• ρυθμιστής διακλάδωσης υψηλού ρεύματος
• Μετατροπέας PWM με αναφορά
• Ρυθμιστής σειράς υψηλής σειράς ακριβείας
Πώς να διακρίνετε τις τρεις ακίδες του TL431;
Το TL431 διαθέτει τρεις ακίδες, οι οποίες είναι ακροδέκτες αναφοράς, άνοδος και κάθοδος.Προκειμένου να διακρίνουμε αυτές τις τρεις ακίδες, μπορούμε να τις κανονίσουμε από αριστερά προς τα δεξιά με το λογότυπο που βλέπει μας.Συγκεκριμένα, ο ακροδέκτης αναφοράς είναι ο πείρος που χρησιμοποιείται για την εισαγωγή της τάσης αναφοράς.Η άνοδος είναι ο πείρος μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα.Και η κάθοδος είναι ο πείρος μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα.Σε πρακτικές εφαρμογές, η κάθοδος συνδέεται συνήθως με τον θετικό πόλο της τροφοδοσίας μέσω μιας αντίστασης περιορισμού ρεύματος, ενώ η άνοδος συνδέεται με τον αρνητικό πόλο της τροφοδοσίας.Το διάγραμμα PIN έχει ως εξής:
PIN 1 (Αναφορά): Αυτός ο ακροδέκτης ρυθμίζει την τιμή τάσης της διόδου Zener.
Ακροδέκτης 2 (άνοδος): άνοδος της ισοδύναμης δίοδοι zener
PIN 3 (κάθοδος): Καθόδου του ισοδύναμου διόδου Zener
Δομή και αρχή εργασίας του TL431
Το TL431 είναι ένας ρυθμιζόμενος ρυθμιζόμενος ρυθμιστής τριών τερματικών με εξαιρετική σταθερότητα.Χρησιμοποιείται συχνά ως αναφορά ρυθμιζόμενης τάσης.Η εξωτερική του δομή αποτελείται από τρεις ακίδες: κάθοδος, άνοδος και τάση αναφοράς.Η εσωτερική δομή είναι όπως φαίνεται στο σχήμα.Στις περισσότερες εφαρμογές του TL431, η άνοδος είναι συνήθως συνδεδεμένη με το έδαφος και ένα τμήμα του ρεύματος καθόδου ρέει μέσω της πηγής ρεύματος καθρέφτη στην κάτω αριστερή γωνία του διαγράμματος μπλοκ.Η πτώση τάσης που παράγεται από αυτό το ρεύμα στην αντίσταση, συν την πτώση τάσης μεταξύ της βάσης Β και του πομπού Ε του τρανζίστορ, συνιστούν μαζί την τάση αναφοράς 2,5V.Η δομή του ενδιάμεσου σταδίου του TL431 είναι ισοδύναμη με ένα κύκλωμα διαφορικού ενισχυτή, ενώ το στάδιο της παραγωγής του υιοθετεί μια δομή Darlington.Ως εκ τούτου, το TL431 όχι μόνο έχει μια εσωτερικά ολοκληρωμένη λειτουργία αναφοράς τάσης, αλλά ενσωματώνει επίσης τη λειτουργία ενός λειτουργικού κυκλώματος ενισχυτή.
Σύμφωνα με τη λειτουργία του, το TL431 αποτελείται από μια εσωτερικά ολοκληρωμένη τάση αναφοράς 2.5V, ένα διαφορικό OP-AMP και ένα ανοικτό τρανζίστορ συλλέκτη.Ένα απλοποιημένο διάγραμμα του TL431 φαίνεται παρακάτω.Όταν η τάση στον ακροδέκτη τάσης αναφοράς είναι χαμηλότερη από την εσωτερική τάση αναφοράς 2,5V, το OP-AMP εξάγει ένα χαμηλό επίπεδο, οπότε η τριόδας βρίσκεται στην κατάσταση εκτός, χωρίς ρεύμα ρέει στο TL431 (αγνοώντας τη διαρροή μικροσκοπικήςρεύμα);Και όταν η τάση στον ακροδέκτη τάσης αναφοράς είναι υψηλότερη από την εσωτερική τάση αναφοράς, το OP-AMP εξάγει υψηλό επίπεδο, το Triode διεξάγει και αντλεί ρεύμα από την κάθοδο και εισέρχεται γρήγορα στην περιοχή κορεσμού.Μόνο όταν η τάση στον ακροδέκτη τάσης αναφοράς είναι πολύ κοντά στην τάση αναφοράς, το triode θα λειτουργήσει στην περιοχή ενίσχυσης, από την κάθοδο για να εξαγάγει ένα σταθερό ρεύμα.Η ανάλυση δείχνει ότι κατά την εναλλαγή τροφοδοσίας, η αρχική δομή που απαιτεί διακριτή τάση αναφοράς και OP-AMP για ανατροφοδότηση μπορεί να αντικατασταθεί καλά από το TL431.
Προφυλάξεις για εφαρμογή TL431
Όταν χρησιμοποιούμε το TL431, θα πρέπει να δώσουμε προσοχή στις ακόλουθες πτυχές:
Δώστε προσοχή στο τρέχον μέγεθος
Το ελάχιστο ρεύμα που ρέει μέσω του TL431 πρέπει να διατηρείται πάνω από 1mA, διαφορετικά θα χάσει την απόδοση της ρύθμισης της τάσης.Ταυτόχρονα, το μέγιστο ρεύμα δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 100mA για να αποφευχθεί η καταστροφή του TL431.
Ελάχιστο ρεύμα συγκράτησης και ελάχιστη τάση καθόδου
Δεδομένου ότι η εσωτερική τάση αναφοράς VREF του TL431 διατηρείται από το ρεύμα καθόδου και αυτό το ρεύμα πρέπει να είναι υψηλότερο από ένα ορισμένο όριο για να εξασφαλιστεί η κανονική λειτουργία, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή κατά τη διάρκεια της αίτησης: Όταν ο πόλος εξόδου του TL431 βρίσκεται στην περικοπή-Εκτός από την κατάσταση, η κάθοδος χρειάζεται ακόμα να διατηρήσει ένα ρεύμα συγκράτησης μεγαλύτερο από 0,2mA.Όταν ο πόλος εξόδου βρίσκεται σε κορεσμό, η τάση μεταξύ των πόλων πρέπει να είναι τουλάχιστον μεγαλύτερη από 2,2V για να εξασφαλίσει ότι το TL431 μπορεί να λειτουργεί κανονικά.
Δώστε προσοχή στην κατανάλωση ενέργειας
Λαμβάνοντας το κοινό πακέτο TO-92 ως παράδειγμα, η μέγιστη κατανάλωση ενέργειας του TL431 είναι 0,7W.Στην πραγματικότητα, η κατανάλωση ενέργειας P του TL431 στο κύκλωμα μπορεί να υπολογιστεί με τον τύπο P = Vo*I, όπου το VO είναι η τάση εξόδου και το I είναι το ρεύμα μέσω TL431.Επομένως, όταν η έξοδος δεν υπερβαίνει το 5V, το TL431 μπορεί να εξάγει ένα μέγιστο ρεύμα 140mA.Όταν η τάση εξόδου είναι 7V, μπορεί να εξάγει μόνο ένα ρεύμα 10mA λόγω περιορισμών κατανάλωσης ενέργειας.Συνήθως, η κατανάλωση ενέργειας του TL431 κυμαίνεται από 0,5W έως 1,2W.Όταν λειτουργεί υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής τάσης ή υψηλού ρεύματος, πρέπει να δώσουμε ιδιαίτερη προσοχή στον εξαερισμό, στη διάχυση της θερμότητας και στην ασφάλεια του συνολικού κυκλώματος για να αποτρέψουμε την υποβάθμιση ή τις ζημιές που προκαλούνται από την υπερβολική κατανάλωση ενέργειας.
Δώστε προσοχή στην επιλογή των αντιστάσεων δειγματοληψίας R1 και R2
Κατά την επιλογή υλικών και την τοποθέτηση, θα πρέπει να δώσουμε προτεραιότητα στις αντιστάσεις ακρίβειας του ίδιου τύπου με μικρό συντελεστή θερμοκρασίας, χαμηλό θόρυβο και μεγάλη ικανότητα ισχύος για να εξασφαλιστεί η σταθερότητα και η αξιοπιστία.Σύμφωνα με τον τύπο VO = 2,5*(1+r1/r2), όταν το VO είναι μέγιστο 36V, μπορούμε να υπολογίσουμε ότι η μέγιστη αναλογία R1 έως R2 είναι 13,4, δηλαδή η μέγιστη τιμή του R1 πρέπει να είναι 13,4 φορέςαυτό του R2.Επιπλέον, λόγω του υψηλού κέρδους ανοιχτού βρόχου και της ταχύτητας γρήγορης απόκρισης του TL431, όταν το σημείο δειγματοληψίας (δηλαδή το σημείο σύνδεσης R1 και R2) απέχει πολύ από τους δύο πόλους, το κύκλωμα είναι επιρρεπές σε υπέρβαση της αυτοεξυπηρέτησηςδιέγερση.Ως εκ τούτου, κατά το σχεδιασμό και τη χρήση, πρέπει να δώσουμε ιδιαίτερη προσοχή στη θέση του σημείου δειγματοληψίας για να αποφευχθεί αυτή η κατάσταση.
Συχνές ερωτήσεις [FAQ]
1. Είναι TL431 μια δίοδος zener;
Είναι μια δίοδος zener, η οποία είναι προγραμματιζόμενη.Η τάση εξόδου κυμαίνεται από 2,5 βολτ έως 36 βολτ.Η ανοχή της τάσης εξόδου θα είναι +-4 % το ρεύμα εξόδου ή το ρεύμα νεροχύτη κυμαίνεται από 1 mA έως 100 mA.
2. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ TL431 και TLV431;
Το TL431 είναι η αρχική τυπική αναφορά τάσης διακλάδωσης.Το TLV431 είναι μια επιλογή αναφοράς χαμηλότερης τάσης του TLV, αλλά έχει επίσης ορισμένες διαφορετικές προδιαγραφές.
3. Ποια είναι η λειτουργία του TL431;
Η διαμόρφωση TL431 σε διαμόρφωση ανοιχτού βρόχου χρησιμοποιείται συχνά ως συγκριτής τάσης, οθόνη υποβαθμιστικής οθόνης, οθόνη υπέρτασης, ανιχνευτής τάσης παραθύρου και πολλοί άλλοι τύποι χρήσεων.Το TL431 είναι μια αναφορά τάσης διακλάδωσης που χρησιμοποιείται συνήθως για αυτές τις εφαρμογές.
4. Ποιο είναι το ισοδύναμο ενός τρανζίστορ TL431;
Όταν το TL431 είναι κατεστραμμένο, εάν δεν υπάρχει αντικατάσταση του ίδιου μοντέλου, μπορεί να αντικατασταθεί άμεσα με το KA431, τα μΑ431, LM431, YL431, S431, κλπ. Τα επιθέματα TL431 υποδεικνύουν το επίπεδο του προϊόντος και το εύρος θερμοκρασιών λειτουργίας.
5. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά του TL431;
Οι συσκευές TL431 και TL432 είναι ρυθμιζόμενοι ρυθμιζόμενοι ρυθμιστές διακλάδωσης τριών τερματικών, με καθορισμένη θερμική σταθερότητα σε σχέση με τις εφαρμοστέες αυτοκινητοβιομηχανίες, εμπορικές και στρατιωτικές θερμοκρασίες.Η τάση εξόδου μπορεί να ρυθμιστεί σε οποιαδήποτε τιμή μεταξύ VREF (περίπου 2,5 V) και 36 V, με δύο εξωτερικές αντιστάσεις.