Comprensione del TL431: una guida completa ai regolatori dello shunt di precisione
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TL431 è un chip integrato di riferimento di precisione a tre terminali con una buona stabilità della temperatura.A causa della sua elevata precisione, a basso rumore quiescente e al rumore di uscita, è ampiamente utilizzato in una varietà di dispositivi elettronici, come il controllo automatico, la gestione dell'alimentazione e la conversione di potenza.Per aiutare tutti a avere una migliore comprensione di TL431, questo articolo ha compilato informazioni pertinenti su TL431, vieni a dare un'occhiata.
Cos'è il regolatore TL431?
TL431 è un regolatore di shunt di precisione regolabile da 2,50 V a 36 V prodotto congiuntamente da Texas Instruments Incorporated (TI) e Motorola Incorporated negli Stati Uniti. Ha la capacità dell'uscita di corrente regolabile ed è un tipo di fonte di tensione di riferimento.La serie di prodotti TL431 include TL431C, TL431AC, TL431I, TL431AI, TL431M, TL431Y, con 6 modelli.La serie TL431 è composta da sei modelli.La struttura del circuito interno di questi modelli è identica, solo una leggera differenza nei singoli indicatori tecnici.Poiché il TL431 presenta i vantaggi di dimensioni ridotte, tensione di riferimento regolabile di precisione e grande corrente di uscita, può essere utilizzato per realizzare una varietà di regolatori.Le sue caratteristiche di prestazione includono una tensione di uscita continuamente regolabile fino a 36 V, un intervallo di corrente di funzionamento ampia da 0,1 mA a 100 mA, una tipica resistenza dinamica di 0,22 ohm e spurio a basso contenuto di uscita.Inoltre, ha una tensione di ingresso massima di 37 V, una corrente operativa massima di 150 mA, una tensione di riferimento interna di 2,5 V e un intervallo di tensione di uscita da 2,5 V a 30 V.
Alternative ed equivalenti:
• TL431Bilpre3
Caratteristiche principali di TL431
Le caratteristiche principali di TL431 includono:
Elevata precisione: l'accuratezza della tensione di riferimento del TL431 può raggiungere ± 2 percento o superiore, rendendolo in grado di fornire tensioni di uscita stabili e accurate su una vasta gamma di tensioni.
Buone prestazioni dinamiche: TL431 ha una risposta dinamica rapida.Può regolare rapidamente la tensione di uscita quando l'alimentazione dell'alimentazione cambia, per mantenere un'uscita stabile dell'alimentazione.
Design del circuito semplificato: poiché TL431 integra un amplificatore di errore e una fonte di tensione di riferimento, può semplificare la progettazione del circuito, ridurre le dimensioni del circuito e ridurre il costo dell'alimentazione nella progettazione dell'alimentazione.
Tensione di uscita regolabile: la tensione di uscita di TL431 può essere regolata da due resistori esterni e il suo intervallo di regolazione va da 2,5 V a 36 V, che è sufficiente per soddisfare le esigenze di diversi circuiti di alimentazione.
Valutazioni TL431
Le valutazioni di corrente, tensione e potenza di qualsiasi dispositivo mostrano i suoi requisiti di alimentazione, vale a dire quanta corrente e tensione sono sufficienti per il suo funzionamento.La tabella seguente fornisce le valutazioni di corrente, potenza e tensione del TL431.
Come misurare la qualità di TL431?
Per misurare se le prestazioni di TL431 sono buone, dobbiamo identificare i suoi pin come terminale di riferimento, anodo e catodo.Dopo aver confermato i pin, possiamo seguire i passaggi seguenti per misurare.Innanzitutto, regoliamo l'intervallo del multimetro al blocco RXLK, colleghiamo la penna nera all'anodo e la penna rossa al catodo.Ciò che viene misurato in questo momento è la resistenza in avanti di TL431.Successivamente, scambiamo i cavi di test, cioè la penna nera è collegata al catodo e la penna rossa è collegata all'anodo.Al momento, dovrebbe essere visualizzata una resistenza inversa infinita.Ciò significa che quando la corrente scorre dall'anodo al catodo, il TL431 può essere acceso normalmente;e quando la corrente scorre dal catodo all'anodo, il TL431 viene disattivato.Successivamente, manteniamo comunque l'intervallo multimetro nel blocco RXLK, colleghiamo la penna nera al terminale di riferimento e la penna rossa al catodo.Al momento, non dovrebbe esserci alcuna corrente che scorre attraverso di essa, cioè non vi è alcuna indicazione sul contatore.Quindi, quando tocchiamo la penna nera con una mano e l'anodo con l'altra mano, il puntatore dovrebbe oscillare in modo significativo.Quando questa situazione è soddisfatta, il perno toccato a mano è il terminale di riferimento.Il passaggio finale è quello di cortocircuire il terminale di riferimento e l'anodo, ovvero consentire alla corrente di fluire dal terminale di riferimento e dall'anodo contemporaneamente.In questo caso, se il cavo di prova nero è collegato al catodo e il cavo di prova rosso è collegato all'anodo, di solito ci sarà una caduta di tensione più piccola;Al contrario, se il cavo di prova nero è collegato all'anodo e il cavo di prova rosso è collegato al catodo, in genere ci sarà una caduta di tensione relativamente grande.Il principio di questa misurazione si basa sulle diverse gocce di tensione di TL431 durante la conduzione in avanti e inversa.
A cosa può essere usato?
• Monitor di tensione
• Circuito di porco
• Regolatore di shunt
• Limitatore di corrente di precisione
• Regolatore di shunt ad alta corrente
• Convertitore PWM con riferimento
• Regolatore delle serie ad alta corrente di precisione
Come distinguere i tre pin di TL431?
TL431 ha tre pin, che sono termini di riferimento, anodo e catodo.Per distinguere questi tre pin, possiamo disporli da sinistra a destra con il logo che si rivolge a noi.In particolare, il terminale di riferimento è il pin utilizzato per inserire la tensione di riferimento;L'anodo è il pin attraverso il quale scorre la corrente;e il catodo è il pin attraverso il quale scorre la corrente.In applicazioni pratiche, il catodo è generalmente collegato al polo positivo dell'alimentazione attraverso una resistenza di limitazione di corrente, mentre l'anodo è collegato al polo negativo dell'alimentazione.Il suo diagramma dei pin è il seguente:
Pin 1 (Riferimento): questo pin imposta il punteggio di tensione del diodo Zener.
Pin 2 (anodo): anodo del diodo zener equivalente
Pin 3 (catodo): catodo del diodo zener equivalente
Struttura e principio di lavoro di TL431
TL431 è un regolatore di shunt regolabile a tre terminali con eccellente stabilità.Viene spesso usato come riferimento di tensione regolabile.La sua struttura esterna è costituita da tre pin: catodo, anodo e tensione di riferimento.La struttura interna è come mostrato nella figura.Nella maggior parte delle applicazioni del TL431, l'anodo è generalmente collegato a terra e una parte della corrente del catodo scorre attraverso la sorgente di corrente speculare nell'angolo in basso a sinistra del diagramma a blocchi.La caduta di tensione generata da questa corrente sulla resistenza, più la caduta di tensione tra la base B e l'emettitore del transistor, costituiscono insieme la tensione di riferimento di 2,5 V.La struttura in fase intermedia di TL431 è equivalente a un circuito di amplificatore differenziale, mentre la sua fase di uscita adotta una struttura di Darlington.Pertanto, TL431 non ha solo una funzione di riferimento di tensione integrata internamente, ma integra anche la funzione di un circuito di amplificatore operativo.
Secondo la sua funzione, il TL431 è costituito da una tensione di riferimento a 2,5 V internamente, un amplificatore operazionale differenziale e un transistor da collezione aperto.Di seguito è mostrato un diagramma semplificato del TL431.Quando la tensione sul pin di tensione di riferimento è inferiore alla tensione di riferimento interna di 2,5 V, l'amplificatore operazionale emette un livello basso, a quel tempo il triodo è nello stato OFF, nessuna corrente fluisce nel TL431 (ignorando la minuscola perditaattuale);E quando la tensione sul pin di tensione di riferimento è superiore alla tensione di riferimento interna, l'amplificatore operazionale emette un livello elevato, il triodo conduce e trae corrente dal catodo ed entra rapidamente nella regione di saturazione.Solo quando la tensione sul pin di tensione di riferimento è molto vicina alla tensione di riferimento, il triodo funzionerà nell'area di amplificazione, dal catodo per estrarre una corrente costante.L'analisi mostra che nella commutazione dell'alimentatore, la struttura originale che richiede una tensione di riferimento discreta e AMP per il feedback può essere ben sostituita da TL431.
Precauzioni per l'applicazione TL431
Quando si utilizza TL431, dovremmo prestare attenzione ai seguenti aspetti:
Presta attenzione alle dimensioni attuali
La corrente minima che scorre attraverso il TL431 deve essere mantenuta al di sopra di 1Ma, altrimenti perderà le prestazioni di regolamentazione della tensione.Allo stesso tempo, la corrente massima non può superare 100 mA per evitare di danneggiare il TL431.
Corrente di mantenimento minima e tensione minima di catodo
Poiché la tensione di riferimento interna VREF di TL431 è mantenuta dalla corrente del catodo e questa corrente deve essere superiore a una determinata soglia per garantire il funzionamento normale, durante l'applicazione deve essere pagata un'attenzione speciale: quando il polo di uscita di TL431 è nel taglioFuori dallo stato, il catodo ha ancora bisogno di mantenere una corrente di detenzione superiore a 0,2 mA;Quando il polo di uscita è in saturazione, la tensione tra i poli deve essere almeno maggiore di 2,2 V per garantire che il TL431 possa funzionare normalmente.
Presta attenzione al consumo di energia
Prendendo il pacchetto TO-92 comune come esempio, il massimo consumo di energia di TL431 è 0,7 W.In effetti, il consumo di energia P di TL431 nel circuito può essere calcolato dalla formula P = Vo*I, dove Vo è la tensione di uscita e I è la corrente tramite TL431.Pertanto, quando l'output non supera 5 V, il TL431 può produrre una corrente massima di 140 mA;Quando la tensione di uscita è 7V, può produrre solo una corrente di 10 mA a causa delle limitazioni del consumo di energia.In genere, il consumo di energia del TL431 varia da 0,5 W a 1,2 W.Quando funziona ad alta temperatura, ad alta tensione o condizioni di corrente elevata, dobbiamo prestare particolare attenzione alla ventilazione, alla dissipazione del calore e alla sicurezza del circuito complessivo per impedire il degrado delle prestazioni o i danni causati da un eccessivo consumo di energia.
Presta attenzione alla selezione dei resistori di campionamento R1 e R2
Quando si selezionano i materiali e si dispongono, dovremmo dare priorità a resistori di precisione dello stesso tipo con coefficiente di temperatura ridotto, basso rumore e grande capacità di potenza per garantire stabilità e affidabilità.Secondo la formula VO = 2,5*(1+R1/R2), quando VO è massimo di 36 V, possiamo calcolare che il rapporto massimo da R1 a R2 è 13,4, cioè il valore massimo di R1 dovrebbe essere 13,4 voltequello di R2.Inoltre, a causa dell'elevato guadagno a circuito aperto e della velocità di risposta rapida di TL431, quando il punto di campionamento (ovvero il punto di connessione di R1 e R2) è lontano dai due poli, il circuito è soggetto a superamento di séeccitazione.Pertanto, durante la progettazione e l'utilizzo, dobbiamo prestare particolare attenzione alla posizione del punto di campionamento per evitare questa situazione.
Domande frequenti [FAQ]
1. TL431 è un diodo Zener?
È un diodo Zener, programmabile.La tensione di uscita varia da 2,5 volt a 36 volt.La tolleranza di tensione di uscita sarà +-4 per cento che la corrente di uscita o la corrente di lavandino varia da 1 mA a 100 mA.
2. Qual è la differenza tra TL431 e TLV431?
Il TL431 è il riferimento di tensione di shunt standard originale.Il TLV431 è un'opzione di riferimento a tensione inferiore del TLV ma ha anche alcune specifiche diverse.
3. Qual è la funzione di TL431?
Il TL431 in configurazione a circuito aperto viene spesso utilizzato come comparatore di tensione, monitor di sottotensione, monitor di sovratensione, rilevatore di tensione della finestra e molti altri tipi di usi.Il TL431 è un riferimento di tensione di shunt comunemente usato per queste applicazioni.
4. Qual è l'equivalente di un transistor TL431?
Quando TL431 è danneggiato, se non vi è alcuna sostituzione dello stesso modello, può essere sostituito direttamente con lettere di suffisso TL431 KA431, μA431, LM431, YL431, S431, ecc.
5. Quali sono le caratteristiche di TL431?
I dispositivi TL431 e TL432 sono regolatori di shunt regolabili a tre terminali, con specifica stabilità termica rispetto a gamme di temperatura automobilistica, commerciale e militare applicabili.La tensione di uscita può essere impostata su qualsiasi valore tra VREF (circa 2,5 V) e 36 V, con due resistori esterni.