הבנת ה- TL431: מדריך מקיף לרגולטורים של Shunt Precision
קָטָלוֹג
TL431 הוא שבב משולב משולב משולב של שלוש מסופי דיוק עם יציבות טמפרטורה טובה.בגלל הדיוק הגבוה שלו, רעש זרם נמוך ורעש פלט, הוא נמצא בשימוש נרחב במגוון מכשירים אלקטרוניים, כמו בקרה אוטומטית, ניהול חשמל והמרת כוח.על מנת לעזור לכולם הבנה טובה יותר של TL431, מאמר זה ריכז מידע רלוונטי אודות TL431, בוא תסתכל.
מהו רגולטור TL431?
TL431 הוא רגולטור SHUNT מדויק 2.50 וולט עד 36 וולט מתכוונן המופק במשותף על ידי Texas Instruments Incorporated (TI) ומוטורולה המשולבת בארה"ב. יש לו יכולת של תפוקת זרם מתכווננת, והיא סוג של מקור מתח התייחסות.סדרת המוצרים TL431 כוללת TL431C, TL431AC, TL431I, TL431AI, TL431M, TL431Y, עם 6 דגמים.סדרת TL431 מורכבת מששה דגמים.מבנה המעגל הפנימי של דגמים אלה זהה, רק הבדל קל במדדים טכניים בודדים.מכיוון של- TL431 היתרונות בגודל קטן, מתח התייחסות מתכוונן מדויק וזרם תפוקה גדול, ניתן להשתמש בו לייצור מגוון רגולטורים.מאפייני הביצועים שלה כוללים מתח יציאה מתכוונן ברציפות עד 36 וולט, טווח זרם הפעלה רחב של 0.1mA עד 100mA, התנגדות דינאמית טיפוסית של 0.22 אוהם, ופלט נמוך מזויף.בנוסף, יש לו מתח קלט מרבי של 37V, זרם הפעלה מקסימלי של 150mA, מתח הפניה פנימי של 2.5 וולט, וטווח מתח יציאה של 2.5 וולט עד 30 וולט.
אלטרנטיבות ומקבילות:
• • TL431ACZ-AP
• • TL431ailpr
• TL431BILPRE3
• • LM431ACZ/LFT3
התכונות העיקריות של TL431
התכונות העיקריות של TL431 כוללות:
דיוק גבוה: דיוק מתח ההתייחסות של ה- TL431 יכול להגיע ל ± 2 אחוז ומעלה, מה שהופך אותו למסוגל לספק מתחי יציאה יציבים ומדויקים על פני מגוון רחב של מתחים.
ביצועים דינמיים טובים: ל- TL431 יש תגובה דינאמית מהירה.זה יכול להתאים במהירות את מתח היציאה כאשר עומס אספקת החשמל משתנה, כדי לשמור על תפוקה יציבה של אספקת החשמל.
תכנון מעגלים פשוטים: מכיוון שה- TL431 משלב מגבר שגיאה ומקור מתח התייחסות, הוא יכול לפשט את תכנון המעגל, להפחית את גודל המעגל ולהוריד את עלות אספקת החשמל בתכנון אספקת החשמל.
מתח יציאה מתכוונן: מתח היציאה של TL431 ניתן להתאים על ידי שני נגדים חיצוניים, וטווח ההתאמה שלו הוא בין 2.5V ל- 36V, וזה מספיק כדי לענות על הצרכים של מעגלי אספקת חשמל שונים.
דירוג TL431
דירוג הזרם, המתח והסוואט של כל מכשיר מראים את דרישות הכוח שלו, כלומר כמה זרם ומתח מספיק להפעלתו.הטבלה הבאה מספקת את דירוג הזרם, ההספק והמתח של ה- TL431.
כיצד למדוד את איכות TL431?
כדי למדוד אם הביצועים של TL431 טובים, עלינו לזהות את סיכותיו כטרמינל התייחסות, אנודה וקתודה.לאחר אישור הסיכות, נוכל לבצע את הצעדים שלהלן כדי למדוד.ראשית, אנו מתאימים את טווח המולטימטר לחסימת RXLK, מחברים את העט השחור לאנודה ואת העט האדום לקתודה.מה שנמדד בשלב זה הוא ההתנגדות קדימה של TL431.בשלב הבא אנו מחליפים את מובילי הבדיקה, כלומר העט השחור מחובר לקתודה והעט האדום מחובר לאנודה.בשלב זה יש להציג התנגדות הפוכה אינסופית.המשמעות היא שכאשר הזרם זורם מהאנודה לקתודה, ניתן להפעיל את ה- TL431 כרגיל;וכאשר הזרם זורם מהקתודה לאנודה, ה- TL431 כבוי.בשלב הבא, אנו עדיין שומרים על טווח המולטימטר בגוש RXLK, מחברים את העט השחור למסוף הייחוס והעט האדום לקתודה.נכון לעכשיו, לא צריך להיות זרם שזורם דרכו, כלומר אין שום אינדיקציה למטר.ואז, כשאנחנו נוגעים בעט השחור ביד אחת ובאנודה ביד השנייה, המצביע צריך להתנדנד באופן משמעותי.כאשר מתקיים מצב זה, הסיכה הנגועה ביד היא מסוף ההתייחסות.השלב האחרון הוא לקצר את מסוף ההתייחסות והאנודה, כלומר מאפשרת לזרם לזרום ממסוף ההתייחסות ומהאנודה במקביל.במקרה זה, אם עופרת הבדיקה השחורה מחוברת לקתודה ומוביל הבדיקה האדומה מחובר לאנודה, בדרך כלל תהיה טיפת מתח קטנה יותר;לעומת זאת, אם עופרת הבדיקה השחורה מחוברת לאנודה ומוביל הבדיקה האדומה מחובר לקתודה, בדרך כלל תהיה ירידת מתח גדולה יחסית.העיקרון של מדידה זו מבוסס על טיפות המתח השונות של TL431 במהלך הולכה קדימה ואחורה.
בשביל מה ניתן להשתמש בו?
• צג מתח
• מעגל מוט
• רגולטור שאנט
• מגביל זרם דיוק
• רגולטור Shunt זרם גבוה
• ממיר PWM עם הפניה
• רגולטור סדרות זרם גבוה דיוק
כיצד להבחין בין שלושת הסיכות של TL431?
ל- TL431 שלושה סיכות, שהם מסוף התייחסות, אנודה וקתודה.על מנת להבדיל בין שלושת הסיכות הללו, אנו יכולים לארגן אותם משמאל לימין כשהלוגו פונה אלינו.באופן ספציפי, מסוף ההתייחסות הוא הסיכה המשמשת להכנת מתח ההתייחסות;האנודה היא הסיכה דרכה זורמת הזרם;והקתודה היא הסיכה דרכה זורמת הזרם החוצה.ביישומים מעשיים, הקתודה מחוברת בדרך כלל לקוטב החיובי של אספקת החשמל באמצעות נגן מגביל זרם, ואילו האנודה מחוברת לקוטב השלילי של אספקת החשמל.תרשים הסיכה שלה הוא כדלקמן:
סיכה 1 (הפניה): סיכה זו מגדירה את דירוג המתח של דיודה זנר.
סיכה 2 (אנודה): אנודה של דיודה זנר המקבילה
סיכה 3 (קתודה): קתודה של דיודה זנר המקבילה
מבנה ועיקרון העבודה של TL431
TL431 הוא רגולטור SHUNT מתכוונן לשלושה מסופי עם יציבות מצוינת.לעתים קרובות הוא משמש כהפניה למתח מתכוונן.המבנה החיצוני שלו מורכב משלושה סיכות: קתודה, אנודה ומתח התייחסות.המבנה הפנימי הוא כפי שמוצג באיור.ברוב היישומים של ה- TL431, האנודה מחוברת בדרך כלל לקרקע, וחלק מזרם הקתודה זורם דרך מקור זרם המראה בפינה השמאלית התחתונה של תרשים הבלוק.ירידת המתח שנוצרה על ידי זרם זה על הנגד, בתוספת ירידת המתח בין הבסיס B לפולט E של הטרנזיסטור, מהווים יחד את מתח ההתייחסות של 2.5 וולט.מבנה הבמה הביניים של TL431 שווה למעגל מגבר דיפרנציאלי, ואילו שלב התפוקה שלו מאמצ את מבנה דארלינגטון.לפיכך, ל- TL431 לא רק יש פונקציית התייחסות מתח משולבת פנימית, אלא גם משלבת את הפונקציה של מעגל מגבר תפעולי.
על פי תפקידו, ה- TL431 מורכב ממתח התייחסות 2.5 וולט פנימי משולב פנימי, מגבר OP דיפרנציאלי וטרנזיסטור אספן פתוח.להלן תרשים מפושט של ה- TL431.כאשר המתח על סיכת מתח ההתייחסות נמוך ממתח ההתייחסות הפנימי של 2.5 וולט, ה- OP-AMP פלט רמה נמוכה, ובאותה עת הטריודה במצב כבוי, אין זרם זרם ב- TL431 (מתעלם מהדלפה הזעירהנוֹכְחִי);וכאשר המתח על סיכת מתח ההתייחסות גבוה יותר ממתח ההתייחסות הפנימי, ה- OP-AMP מוציא רמה גבוהה, הטריודה מתבצעת ומושכת זרם מהקתודה ונכנסת לאזור הרוויה במהירות.רק כאשר המתח בסיכת מתח ההתייחסות קרוב מאוד למתח ההתייחסות, הטריודה תעבוד באזור ההגברה, מהקתודה כדי לחלץ זרם קבוע.הניתוח מראה כי במיתוג אספקת חשמל, ניתן להחליף היטב את המבנה המקורי הדורש מתח התייחסות נפרד ו- OP-AMP למשוב על ידי TL431.
אמצעי זהירות ליישום TL431
בעת השימוש ב- TL431, עלינו לשים לב להיבטים הבאים:
שימו לב לגודל הנוכחי
יש לשמור על הזרם המינימלי הזורם דרך ה- TL431 מעל 1MA, אחרת הוא יאבד את ביצועי ויסות המתח שלו.במקביל, הזרם המרבי אינו יכול לעלות על 100mA כדי להימנע מפגיעה ב- TL431.
זרם אחזקות מינימלי ומתח קתודה מינימלי
מכיוון שמתח ההתייחסות הפנימי VREF של TL431 נשמר על ידי זרם הקתודה, וזרם זה חייב להיות גבוה יותר מסף מסוים כדי להבטיח פעולה רגילה, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת במהלך היישום: כאשר מוט התפוקה של TL431 נמצא בקיצוץבמצב מחוץ למצב, הקתודה עדיין צריכה לשמור על זרם אחזקה העולה על 0.2mA;כאשר עמוד הפלט נמצא ברוויה, המתח בין הקטבים חייב להיות לפחות גדול מ- 2.2V כדי להבטיח כי ה- TL431 יכול לפעול כרגיל.
שימו לב לצריכת חשמל
נטילת החבילה הנפוצה TO-92 כדוגמה, צריכת החשמל המרבית של TL431 היא 0.7W.למעשה, ניתן לחשב את צריכת החשמל P של TL431 במעגל על ידי הנוסחה P = VO*I, כאשר VO הוא מתח היציאה ואני הוא הזרם דרך TL431.לכן, כאשר הפלט אינו עולה על 5V, ה- TL431 יכול להפיק זרם מקסימלי של 140mA;כאשר מתח היציאה הוא 7V, הוא יכול להפיק רק זרם של 10mA בגלל מגבלות צריכת חשמל.בדרך כלל, צריכת החשמל של ה- TL431 נע בין 0.5W ל- 1.2W.כאשר הוא פועל בטמפרטורה גבוהה, מתח גבוה או תנאי זרם גבוהים, עלינו לשים לב במיוחד לאוורור, פיזור חום ובטיחות המעגל הכולל כדי למנוע השפלה או נזק של ביצועים הנגרמים כתוצאה מצריכת חשמל מוגזמת.
שימו לב לבחירת נגדי הדגימה R1 ו- R2
בעת בחירת חומרים ופריסה, עלינו לתת עדיפות לנגדי דיוק מאותו סוג עם מקדם טמפרטורה קטן, רעש נמוך ויכולת כוח גדולה כדי להבטיח יציבות ואמינות.על פי הנוסחה VO = 2.5*(1+R1/R2), כאשר VO הוא מקסימום 36 וולט, אנו יכולים לחשב כי היחס המרבי של R1 ל- R2 הוא 13.4, כלומר הערך המרבי של R1 צריך להיות 13.4 פעמיםזה של R2.בנוסף, בגלל הרווח הגבוה לולאה פתוחה ומהירות התגובה המהירה של TL431, כאשר נקודת הדגימה (כלומר, נקודת החיבור של R1 ו- R2) רחוקה משני הקטבים, המעגל נוטה לעלות על עצמועִירוּר.לכן, בעת תכנון ושימוש, עלינו לשים לב במיוחד למיקום נקודת הדגימה כדי למנוע מצב זה.
שאלות נפוצות [שאלות נפוצות]
1. האם TL431 הוא דיודה זנר?
זהו דיודה זנר, שניתן לתכנות.מתח הפלט נע בין 2.5 וולט ל -36 וולט.סובלנות מתח הפלט תהיה +-4 אחוז זרם הפלט או זרם הכיור נעים בין 1 מ"ה ל 100 מא.
2. מה ההבדל בין TL431 ל- TLV431?
ה- TL431 הוא הפניה המקורית של מתח המתח הסטנדרטי.ה- TLV431 הוא אפשרות הפניה למתח נמוך יותר של ה- TLV אך יש לו גם כמה מפרטים שונים.
3. מה הפונקציה של TL431?
התצורה TL431 בתצורת לולאה פתוחה משמשת לרוב כמשווה מתח, צג ממתח, צג מתח יתר, גלאי מתח חלונות ושימושים רבים אחרים.ה- TL431 הוא התייחסות מתח של SHUNT המשמשת בדרך כלל ליישומים אלה.
4. מה המקבילה לטרנזיסטור TL431?
כאשר TL431 נפגע, אם אין החלפה של אותו דגם, ניתן להחליף אותו ישירות ב- KA431, μA431, LM431, YL431, S431 וכו '. אותיות סיומת TL431 מצביעות על רמת המוצר וטמפרטורת ההפעלה.
5. מהם המאפיינים של TL431?
מכשירי TL431 ו- TL432 הם רגולטורי SHUNT מתכווננים עם שלושה מסוף, עם יציבות תרמית מוגדרת על פני טווחי טמפרטורה רכב, מסחריים וצבאיים רלוונטיים.ניתן להגדיר את מתח היציאה לכל ערך בין VREF (בערך 2.5 וולט) ו- 36 וולט, עם שני נגדים חיצוניים.