Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Применение tl431 в стабилизаторах тока

TL431 Datasheet

Простота использования во многие схемы и хорошие параметры сделали регулируемый стабилитрон TL431 очень популярной микросборкой. С несколькими дополнительными резисторами и конденсаторами, он может обеспечить рабочее напряжение в интервале от 2,5 до 36 В, при стабилизирующем токе от 1 до 100 мА. Для получения больших значений стабилизации на выход схемы добавляют мощные транзисторы.

Здесь вы сможете скачать DataSheet на популярный регулируемый стабилитрон TL431, а также посмотреть его подробные параметры и технические характеристики, в удобном формате PDF.

Был разработан фирмой Texas Instruments еще в прошлом веке 1977 году. С тех пор он несколько модернизировался и до сих пор очень часто применяется в схемах импульсных блоков питания, где выполняет роль источника опорного напряжения. Оно просто отличный вариант замены диодов Зенера, в различных электронных решениях.

Аналоги:Отечественный вариант 142ЕН19 и зарубежные наиболее близкие по параметрам APL1431, HA17431A, IR9431N, KIA431

Цоколевка зависит от корпуса регулируемого стабилитрона. Из datasheet удалось получить информацию о пяти разновидностях корпусного исполнения: для установки в отверстия: ТО-92, SOT-23, SOT-25, SOT-89 и SOP-8. У них всего 3 вывода, с назначением: 1 – управляющий контакт; 2 – анод; 3- катод. Металлических выводов у других исполнений несколько больше, но они либо не задейфствованы, либо запараллелены с другими.

В рабочих условиях рекомендуемыми значениями использования регулируемого стабилитрона являются: входное опорное напряжение VREF не выше 36 Воль; Ток катода IKA лежит в интервале от 1 до 100 мА; соблюдение температурных режимов использования. Стоит учитывать, что при IKA меньше 5 мА данный радиокомпонент может работать нестабильно. Ниже в таблице приводятся электрические параметры из datasheet.

Микросборка имеет три вывода (даже когда встречается в шести выводном корпусе). Два как у обычного полупроводникового стабилитрона — анод и катод. И вывод опорного напряжения, который подсоединяется к катоду или средней точке делителя напряжения. Самая простая схема включения требует всего одно сопротивление и позволяет получать опорное напряжение на выходе 2.5 В.

В классической схеме включения добавляются еще два сопротивления, зато в этом случае можно получить на выходе произвольное напряжение

Ее нельзя проверить с помощью мультиметра, так как это не простой стабилитрон, а интегральная микросборка. Сопротивления между его пинами у разных производителей существенно варьируется. Поэтому, для того чтобы проверить этот регулируемый стабилитрон потребуется собрать следующую схему.

Для проверки по первой схеме, на вход подают 12 Вольт. Если микросхема исправна, то на выходе должен установиться уровень 4.9-5.0 В, а при замыкании S1 – 2.5 В.

Во второй схеме с индикаторным светодиодом. При изменении R2, на управляющем выводе установится 2.5 В. Индикатор загорается, это говорит о том что, ТЛ431 исправна.

Необходимый уровень напряжения, на управляющем выводе ТЛ431, задается делителем Rl, R2 и терморезисторе с отрицательным ТКС R3.

Если на управляющем выводе напряжение выше уровня в2,5В, регулируемый стабилитрон пропускает ток и включает реле, контакты которого коммутирует управляющий вывод симистора и подсоединяют нагрузку. С ростом температуры, номинал сопротивления термистора и потенциал на управляющем выводе микросхемы падает ниже 2,5В, реле размыкает свои контакты и отключает обогреватель.

С помощью R1 регулируем уровень требуемой температуры, для включения обогревателя.

Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов имеет светодиодный индикатор говорящий о процессе зарядки батареи. В зависимости от уровня тока заряда меняется интенсивность свечения светодиода.

Если использовать smd компоненты печатная плата получится достаточно компактной.

Микросхема поддерживает на резисторе R2 фиксированный потенциал 2.5 В, поэтому ток через это сопротивление всегда будет равен 2.5/R2. А если не учитывать ток базы, то можно сказать, что IRн = IR2. И чем больше будет коэффициент усиления VT1, тем больше эти токи будут совпадать. R1 обеспечивает минимальный рабочий ток микросборки — 1 мА. Ниже, в качестве радиолюбительского практического примера, показана схема токово стабилизатора на ТЛ431 в светодиодной лампе на 14 Вт с пульсациями

Лабораторный блок питания на TL431

Описание

TL431 – datasheet на русском. TL431 представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения параллельного типа (интегральный аналог стабилитрона) и предназначен для использования в качестве ИОН и регулируемого стабилитрона с гарантированной термостабильностью по сравнению с применяемым коммерческим температурным диапазоном.

Выходное напряжение может быть установлено на любом уровне от 2,495 V (VREF) до 36 V, для этого применяются два внешних резистора, которые являются делителем напряжения.

Этот стабилизатор имеет широкий диапазон рабочих токов от 1,0 мА до 100 мА с динамическим сопротивлением 0,22 Ом. Активные выходные элементы TL431 обеспечивают резкие характеристики включения, благодаря чему эта микросхема работает лучше обычных стабилитронов во многих схемах.

Погрешность опорного напряжения ± 0,4% (TL431B) позволяет отказаться от использования переменного резистора, что экономит затраты и уменьшает проблемы дрейфа и надежности.

Графики электрических характеристик

Стабилизаторы напряжения – это электронные приборы со сложным устройством, а значит, они имеют разные накладки в функционировании и возможные неисправности. Существуют разные казусы в их работе, которые связаны с наибольшими нагрузками, а есть и настоящие поломки

. Эти понятия следует отличать, для чего существует несколько советов.

В первую очередь, рассмотрим, чем можно произвести качественную проверку работы этого устройства. Наиболее верным методом контроля качества устройства является обычный вольтметр, которым можно измерить напряжение в сети квартиры, а также напряжение на выходе прибора

. В домашней розетке напряжение способно колебаться в интервале 170-240 вольт, а на выходе стабилизирующего прибора оно должно равняться 220 вольтам.

Но простым методом проверки действия стабилизатора напряжения пользуются далеко не все, так как доверяют данным по индикатору. Но это доверие не всегда оправдывается, а иногда на китайских приборах цифровой индикатор просто подключен непосредственно к реле

. В этом случае реле имеют достаточно большой шаг, и он всегда будет показывать 220 В. По факту на выходе будет совсем другое значение.

Читайте так же:
Что такое понижающий стабилизатор напряжения тока

Схемы включения TL431

Напряжение на выходе этой схемы будет равно напряжению внутреннего ИОН TL431, то есть 2.5 V.

Схема ниже заменяет обычные стабилитроны с напряжением стабилизации от 2.5 до 36 вольт. Изменяя номиналы резисторов в делителе напряжения (R1, R2) можно менять выходное напряжение.

Рекомендованный максимальный ток для TL431 — 100 мА. Если нужен более мощный стабилитрон, можно использовать следующую схему. Максимальный ток будет зависеть от применяемого транзистора.

На рисунке ниже представлена схема компенсационного стабилизатора напряжения последовательного типа. По сравнению с предыдущей схемой, такой стабилизатор отличается меньшим входным сопротивлением, большим коэффициентом стабилизации, большим выходным током.

Одной из типовых схем включения TL431 является стабилизатор тока.

С помощью TL431 можно увеличить выходное напряжение стабилизатора 7805 и ему подобных.

На следующем рисунке изображена схема индикатора напряжения. Светодиод будет светиться, когда контролируемое напряжение находится между верхним (устанавливается R3,R4) и нижним уровнем (R1,R2).

Компаратор с температурно-компенсированным порогом.

Как работает TL431

Если управляющее напряжение превышает 2.5 вольта (внутренний источник опорного напряжения), выходной транзистор TL431 открывается, в результате чего между катодом и анодом TL431 протекает ток. Если управляющее напряжение меньше 2.5 вольт, то ток между катодом и анодом не протекает (вернее он очень маленький).

DC-DC понижающий преобразователь — ссылка на товар.

Лабораторный блок питания на TL431


Всем привет, сегодня сделаем лабораторный блок питания в корпусе старого компьютерного блока питания формата ATX. Он не идеальный но имеет право жить!

Технические характеристики устройства следующие: Стабилизированное регулируемое выходное напряжение 2.7-17В Регулируемый выходной ток 0-3А(5А) Мощность 50(80)Вт Линейна схема

Инструменты и материалы: -Неисправный блок питания ATX -Конденсаторы 2шт 100нФ -Конденсаторы 1шт 10мкФ -Конденсаторы 2шт 2200мкФ -Транзистор мощный n-p-n 3шт MJE13007 -Транзистор КТ817(кт815) BD139 -Резисторы разного номинала и мощности -Вентилятор 12В -Стабилитрон 12В -Диоды 1N4007 -Вольтамперметр -Микросхема TL431 -Транзистор 1шт 2N5551 -Переменный резистор 1шт 1К -Переменный резистор 1шт 10К -Предохранитель 2А -Трансформатор ТН-7(ТН любой) или другой -Диодный мост минимум на 6А -Паяльник -Припой -Флюс Схема: Диоды D1 и D2 это 1N4007, C6 и C7 на 100нФ. Т1 и Т5,Т3 любой мощный n-p-n транзистор(13007). R6 это шунт на 0.22Ом, Т2 это КТ817(КТ815, BD139). А T4 это 2N5551, Br1 это диодный мост на 6А и больше! Р1 на 10К, Р2 на 1К.R2 на 240Ом 2Вт, R4 на 1КОм 1Вт и R8 10КОм 2Вт(5Вт).


D4 это стабилитрон на 12В, кулер 12В. R7 на 220Ом (Не 1КОМ), также Tr1 трансформатор ТН-7 или любой другой!

Создание Разберём АТХ блок питания и забираем корпус и радиатор, кулер возможно, также диодный мост. Ставим диодный мост и транзистор на термопасте!


Паяем на макетной плате конденсатор и радиатор с деталями. Сверлим отверстия для клеем, трансформатора и потенциометра.


Прикрутить трансформатор болтами в корпус, запаять до кабеля первичную обмотку через предохранитель. Перед этим надо соединить обмотки для 220В и 12.6В.


Паяем схему и кулер.


Прикручиваем клеммы и потенциометр, закрываем крышку! Включаем в сеть.

Формулы и Расчеты ля начала нужно определить сопротивление резистора. При максимальном входном напряжении 19В по закону Ома сопротивление рассчитывается следующим образом: R= U/I = 19В / 0,08A = 240 Ом

Нужно рассчитать мощность резистора R1: P=I^2*R = 0,08 А * 0,08 А * 240 Ом = 1,5 Вт

Я использовал резистор на 2 Вт

Рассчитывается рассеваемая мощность как разница между входным и выходным напряжением умноженная на ток коллектора: P = (U выход -U вход)*I коллектора

Например, входное напряжение у нас 19 В, мы выставили выходное напряжение 12 В, а ток коллектора у нас 3 А Р = (19В-2.7В) *3А = 48 Вт – вполне нормально для нашего транзистора.

Расчет КПД. Р = 19В*3А=57Вт Вход Р = 17.3В*1.7А=29Вт Выход 29Вт:57Вт=0.5*100=50% КПД

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Как проверить электрический стабилизатор

Эта проверка выполняется довольно просто. Для этого необходимо взять следующие устройства:

  • Две настольные лампы.
  • Стабилизатор.
  • Электрическую плитку.
  • Удлинитель питания с 3-мя гнездами.
  1. Вставить вилку удлинителя в домашнюю розетку.
  2. Стабилизатор подключить к удлинителю.
  3. К стабилизатору подключить настольную лампу на 60 Вт.
  4. Подключить электрическую плитку к удлинителю.

Если стабилизатор функционирует нормально, то работа плитки не повлияет на свет лампочки, а ели лампу подключить напрямую к удлинителю, то при включении плитки свет станет слабее. Это объясняется тем, что мощный потребитель в виде плитки значительно снижает напряжение и лампа, подключенная к сети до прибора, станет выдавать меньше света

. Но лампа, питающаяся после стабилизатора напряжения, не будет реагировать на повышение нагрузки.

Случается, и такая ситуация, когда люди не понимают работу стабилизатора, и сетуют на его плохую работу, хотя дело совершенно не в этом. Это получается так, что стабилизатор обесточивает нагрузку неожиданно, при стирке белья в машине автомате

. Но в этом нет никаких неисправностей.
Стиральная машина-автомат является мощным потребителем электрической энергии, но ее мощность распределяется неравномерно
.
При нагревании воды мощность может достигать до 5 кВт, а при обычной стирке уменьшается до 2 кВт
.
Из уроков физики средней школы известно, что если на входе трансформатора уменьшить напряжение, а на выходе увеличить напряжение, то выходная мощность также значительно снизится
. Смотрите статью про стабилизатор для стиральной машины.

Поэтому может возникнуть такая ситуация, что при уменьшении напряжения на выходе стабилизатора напряжения мощности будет достаточно для вращения барабана, но недостаточно для нагревания воды. В этом случае необходимо выключить все лишние потребители и налить в машину, отдельно нагретую воду.

Проверка стабилитрона мультиметром

Такой электронный элемент, как стабилитрон, внешне похож на диод, но использование его в радиотехнике несколько другое. Чаще всего стабилитроны применяют для стабилизации питания в маломощных схемах. Они включаются по параллельной схеме к нагрузке

.
При работе с чрезмерно высоким напряжением стабилитрон через себя пропускает ток, сбрасывая напряжение
. Эти элементы не способны работать при больших токах, так как они начинают греться, что приводит к тепловому пробою.

Читайте так же:
Коэффициент стабилизации стабилизатора тока

Проверка микросхемы стабилизатора

Требуется собрать стабилизирующие цепи для питания устройства на микроконтроллере PIC 16F 628, который нормально работает от 5 В. Для этого берем микросхему PJ 7805, и на ее базе по схеме из даташита выполняем сборку

.
Подается напряжение, а на выходе получается 4,9 В
. Этого хватает, но упрямство берет верх.

Достали коробку с интегральными стабилизаторами, и будем измерять их параметры. Чтобы не сделать ошибки, кладем перед собой схему

. Но при проверке микросхемы оказалось, что на выходе всего 4,86 В. Здесь необходим какой-либо пробник, чем и займемся.

Порядок проверки

Весь процесс сводится к тому, как проверяют диоды. Это делается обычным мультиметром в режиме проверки сопротивления или диода. Исправный стабилитрон может проводить ток в одном направлении, по аналогии с диодом.

Рассмотрим пример проверки двух стабилитронов КС191У и Д814А, один из них неисправный.

Сначала проверяем диод Д814А. При этом стабилитрон по аналогии с диодом пропускает ток в одну сторону.

Теперь проверяем стабилитрон КС191У. Он заведомо неисправен, так как совсем не может пропускать ток.

Управляемый стабилизатор напряжения TL431 (ON Semiconductor)

При разработке электронных схем часто появляется потребность в маломощном стабилизаторе напряжения или в источнике образцового напряжения. Ряд фиксированных напряжений закрывается нерегулируемыми интегральными стабилизаторами. Регулируемые строят на микросхеме LM317, но у нее имеются определенные врожденные недостатки и зачастую излишний функционал. Во многих случаях проблему решит микросхема TL431, позволяющая получить маломощный источник стабильного напряжения, которое можно регулировать в пределах от 2,5 до 36 В.

Основные технические характеристики TL431:

  • напряжение анод-катод: 2,5…36 вольт;
  • ток анод-катод: 1…100 мА (если нужна стабильная работа, то не стоит допускать ток менее 5мА);

Точность опорного источника напряжения TL431 зависит от 6-той буквы в обозначении:

  • без буквы — 2%;
  • буква A — 1%;
  • буква B — 0,5%.

Видно, что TL431 может работать в широком диапазоне напряжений, но вот токовые способности не так велики всего 100 мА, да и мощность рассеиваемая такими корпусами не превышает сотен мили Ватт. Для получения более серьезных токов интегральный стабилитрон стоит использовать как источник опорного напряжения, регулирующую функцию доверив мощным транзисторам.

Описание

TL431 – datasheet на русском. TL431 представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения параллельного типа (интегральный аналог стабилитрона) и предназначен для использования в качестве ИОН и регулируемого стабилитрона с гарантированной термостабильностью по сравнению с применяемым коммерческим температурным диапазоном.

Выходное напряжение может быть установлено на любом уровне от 2,495 V (VREF) до 36 V, для этого применяются два внешних резистора, которые являются делителем напряжения.

Этот стабилизатор имеет широкий диапазон рабочих токов от 1,0 мА до 100 мА с динамическим сопротивлением 0,22 Ом. Активные выходные элементы TL431 обеспечивают резкие характеристики включения, благодаря чему эта микросхема работает лучше обычных стабилитронов во многих схемах.

Погрешность опорного напряжения ± 0,4% (TL431B) позволяет отказаться от использования переменного резистора, что экономит затраты и уменьшает проблемы дрейфа и надежности.

компенсационный стабилизатор напряжения

Принцип компенсационного стабилизатора на TL431 такой же как и на обычном стабилитроне: разность напряжений между входом и выходом компенсирует мощный биполярный транзистор. Но точность стабилизации получается выше, за счет того что обратная связь берется с выхода стабилизатора. Резистор R1 нужно рассчитывать на минимальный ток 5 мА, R2 и R3 рассчитываются, также как для параметрического стабилизатора.

Чтобы стабилизировать токи на уровне единиц и десятков Ампер одним транзистором в компенсационном стабилизаторе не обойтись, нужен промежуточный усилительный каскад. Оба транзистора работают по схеме с эмиттерного повторителя, т.е. происходит усиление тока, а напряжение не усиливается. На рисунке представлена реальная схема компенсационного стабилизатора на TL431, в ней появились новые компоненты: резистор R2 ограничивающий ток базы VT1 (например 330 Ом), резистор R3 – компенсирующий обратный ток коллектора VT2 (что особенно актуально при нагреве VT2) (например 4,7 кОм) и конденсатор C1 – повышающий устойчивость работы стабилизатора на высоких частотах (например 0,01 мкФ).

Производители

Из-за своих хороших параметров, надежности и дешевизны, TL431 используется в различных технических решениях. Поэтому её производством занимаются многие зарубежных компаний. Существует даже полностью переведенный datasheet tl431 на русском от Texas Instruments (TI). А вот ссылки на некоторые даташит устройств продающихся в РФ: TI, ON Semiconductor, STMicroelectronics, Nexperia, HTC Korea, NXP Semiconductors. Есть еще изготовители этих изделий, но их трудно найти в российских магазинах. К ним относятся: Unisonic Technologies, Motorola, Fairchild Semiconductor, Diodes Incorporated, HIKE Electronics, Calogic, Sangdest Microelectronic (Nanjing), SeCoS Halbleitertechnologie GmbH, Hotchip Technology, Foshan Blue Rocket Electronics и др.

Советуем изучить Калькулятор расчета освещенности помещения

Реле времени

TL431 нашел свое применение не только как источник опорного напряжения, а и во многих других применениях. Например благодаря тому что входной ток TL431 составляет 2-4мкА, то на основе этой микросхемы можно построить реле времени: при размыкании контакта S1 C1 начинает медленно заряжаться через R1, а когда напряжение на входе TL431 достигнет 2,5 В выходной транзистор DA1 откроется и через светодиод оптопары PC817 начнет протекать ток, соответственно откроется и фототранзистор и замкнет внешнюю цепь. В этой схеме резистор R2 ограничивает ток через оптрон и стабилизатор (например 680 Ом), R3 нужен чтобы предупредить зажигание светодиода от тока собственных нужд TL431 (например 2 кОм).

Схема для блоков на 15 В

Стабилитрона TL431 схема включения через блок на 15 В осуществляется при помощи одноступенчатого преобразователя. В свою очередь, модулятор подходит с емкостью на уровне 5 пФ. Резисторы применяются исключительно селективного типа. Если рассматривать модификации с триггерами, то параметр порогового напряжения не превышает 3 Вт. Точность стабилизации находится в районе 3%. Фильтры для системы подходят как открытого, так и закрытого типа.

Читайте так же:
Стабилизатор тока для бензиновых генераторов

Также важно отметить, что в цепи может устанавливаться расширитель. На сегодняшний день модели выпускаются в основном коммутируемого типа

У модификаций с трансиверами проводимость тока не превышает 4 мк. В данном случае показатель чувствительности стабилитрона колеблется в районе 30 мВ. Выходное сопротивление при этом достигает примерно 80 Ом.

Простое зарядное устройство для литиевого аккумулятора.

Главное отличие зарядного устройства от блока питания – четкое ограничение зарядного тока. Следующая схема имеет два режима ограничения:

  • по току;
  • по напряжению;

Пока напряжение на выходе меньше 4,2 В ограничивается выходной ток, при достижении напряжением величины 4,2 В начинает ограничиватся напряжение и ток заряда снижается. На следующей схеме ограничение тока осуществляют транзисторы VT1, VT2 и резисторы R1-R3. Резистор R1 выполняет функцию шунта, когда напряжение на нем превышает 0,6 В (порог открывания VT1), транзистор VT1 открывается и закрывает транзистор VT2. Из-за этого падает напряжение на базе VT3 он начинает закрываться и следовательно снижается выходное напряжение, а это ведет к снижению выходного тока. Таким образом работает обратная связь по току и его стабилизация. Когда напряжение подбирается к уровню 4,2 В в работу начинает вступать DA1 и ограничивать напряжение на выходе зарядного устройства.

А теперь список номиналов компонентов схемы:

  • DA1 – TL431C;
  • R1 – 2,2 Ом;
  • R2 – 470 Ом;
  • R3 – 100 кОм;
  • R4 – 15 кОм;
  • R5 – 22 кОм;
  • R6 – 680 Ом (нужен для подстройки выходного напряжения);
  • VT1, VT2 – BC857B;
  • VT3 – BCP68-25;
  • VT4 – BSS138.

Схемы включения

Стабилизатор LM317 зарекомендовал себя универсальной микросхемой способной стабилизировать напряжение и Амперы. За десятки лет разработаны сотни схем включения LM317T различного применения. Основное назначение, это стабилизатор напряжения в блоках питания. Для увеличения силы количества Ампер на выходе есть несколько вариантов:

  1. подключение параллельно;
  2. установка на выходе силовых транзисторов, получим до 20А;
  3. замена на мощные аналоги LM338 до 5A или LM350 до 3А.

Для построения двухполярного блока питания применяются стабилизаторы отрицательного напряжение LM337.

Считаю, что параллельное подключение не самый лучший вариант из-за разницы в характеристиках стабилизаторов. Невозможно настроить несколько штук точно на одинаковые параметры, чтобы распределить нагрузку равномерно. Благодаря разбросу, на один нагрузка всегда будет больше чем на другие. Вероятность выхода из строя нагруженного элемента выше, если он сгорит, то резко возрастёт нагрузка на другие, которые могут не выдержать её.

Чтобы не подключать параллельно, лучше использовать для силовой части DC-DC преобразователя напряжения транзисторы на выходе. Они рассчитаны на большой ток и отвод тепла у них лучше из-за больших размеров.

Советуем изучить Реактивное сопротивление

Современные импульсные микросхемы уступают по популярности, её простоту трудно превзойти. Стабилизатор тока на lm317 для светодиодов прост в настройке и расчётах, в настоящее время до сих пор применяется на небольших производствах электронных блоков.


Светодиодный драйвер


Светодиодный драйвер до 5А


Зарядное для аккумуляторов


Регулируемый двухполярный блок питания от 0 до 36В

Двухполярный БП LM317 и LM337, для получения положительного и отрицательного напряжения.

Чем можно заменить

Заменить устройство сегодня можно отечественным и зарубежным аналогом. Отлично справляются со своей задачей TL431, TL431A, TL431ACD, TL431ACZ, TL431CLP, TL431CD и другие.


Основной аналог цоколевки TL 431 — TL431CD

В целом, цоколевка TL431 является регулируемым стабилитроном, используемым как источник опорного напряжения в разных блоках питания. С самого начала выпуска ее использовали в компьютерах, ноутбуках и прочей электронике. Принцип ее работы прост: операционный усилитель открывает транзистор и к аноду начинает протекать ток. Имеет свое реле, стабилизатор тока и зарядник. Аналогом оборудования служит TL431CLP, TL431CD и другие.

Цоколёвка tl341

TL 341 представляет собой трёхвыводную микросхему. Каждая ножка имеет собственное название 1 — reference (выход), 2 — anode (анод) и 3 — catode (катод).

На практике цоколёвка бывает различной и зависит от типа корпуса выбранного производителем при изготовлении изделия. TL431 выпускается в большом количестве разных корпусов, от древних TO-92 до современных SOT-23. Распиновка tl431 в зависимости от вида корпуса изображены на рисунке 3.

Аналогами tl431 отечественного производства являются микросхемы КР142ЕН19А и К1156ЕР5Т. К зарубежным аналогам можно отнести:

  • KA431AZ;
  • KIA431;
  • HA17431VP;
  • IR9431N;
  • AME431BxxxxBZ;
  • AS431A1D;
  • LM431BCM.

Lm431 datasheet на русском

TL431 одна из самых массово выпускаемых интегральных микросхем, с начала своего выпуска в 1978 году TL431 устанавливалась в большинство блоков питания компьютеров, ноутбуков, телевизоров, видео-аудио техники и другой бытовой электроники. TL431 является прецизионным программируемым источником опорного напряжения. Такая популярность обусловлена низкой стоимостью, высокой точностью и универсальностью.

Принцип работы TL431 легко понять по структурной схеме: если напряжение на входе источника ниже опорного напряжения Vref, то и на выходе операционного усилителя низкое напряжение соответственно транзистор закрыт и ток от катода к аноду не протекает (точнее он не превышает 1 мА). Если входное напряжение станет превышать Vref, то операционный усилитель откроет транзистор и от катода к аноду начнет протекать ток.

Самый простейший тип стабилизатора – параметрический, можно легко построить на TL431: для задания напряжения стабилизации понадобятся два резистора R1 и R2, напряжение на которое будет ‘запрограммирована’ TL431 можно определить по формуле: Uвых=Vref( 1 + R1/R2 ). Получается чем больше соотношение R1 к R2, тем больше выходное напряжение. Микросхема фактически стабилизирует напряжение на своем входе на уровне 2,5 В. Задавшись значением сопротивления R2 и требуемое выходное напряжение, рассчитать R1 можно по формуле: R1=R2( Uвых/Vref – 1 ). В данной схеме R3 рассчитывается точно также, как если бы использовался обычный стабилитрон, т.е. зависит от выходного напряжения, диапазона входного напряжения и диапазона токов нагрузки. Но есть и существенное отличие: в этой схеме на выход не стоит устанавливать конденсатор, так как этот конденсатор может вызвать генерацию паразитных колебаний. В схеме с обычным стабилитроном таких проблем не возникает.

Читайте так же:
B 1655 стабилизатор тока

Основные технические характеристики TL431:

  • напряжение анод-катод: 2,5…36 вольт;
  • ток анод-катод: 1…100 мА (если нужна стабильная работа, то не стоит допускать ток менее 5мА);

Точность опорного источника напряжения TL431 зависит от 6-той буквы в обозначении:

Видно, что TL431 может работать в широком диапазоне напряжений, но вот токовые способности не так велики всего 100 мА, да и мощность рассеиваемая такими корпусами не превышает сотен мили Ватт. Для получения более серьезных токов интегральный стабилитрон стоит использовать как источник опорного напряжения, регулирующую функцию доверив мощным транзисторам.

компенсационный стабилизатор напряжения

Принцип компенсационного стабилизатора на TL431 такой же как и на обычном стабилитроне: разность напряжений между входом и выходом компенсирует мощный биполярный транзистор. Но точность стабилизации получается выше, за счет того что обратная связь берется с выхода стабилизатора. Резистор R1 нужно рассчитывать на минимальный ток 5 мА, R2 и R3 рассчитываются, также как для параметрического стабилизатора.

Чтобы стабилизировать токи на уровне единиц и десятков Ампер одним транзистором в компенсационном стабилизаторе не обойтись, нужен промежуточный усилительный каскад. Оба транзистора работают по схеме с эмиттерного повторителя, т.е. происходит усиление тока, а напряжение не усиливается. На рисунке представлена реальная схема компенсационного стабилизатора на TL431, в ней появились новые компоненты: резистор R2 ограничивающий ток базы VT1 (например 330 Ом), резистор R3 – компенсирующий обратный ток коллектора VT2 (что особенно актуально при нагреве VT2) (например 4,7 кОм) и конденсатор C1 – повышающий устойчивость работы стабилизатора на высоких частотах (например 0,01 мкФ).



Реле времени

TL431 нашел свое применение не только как источник опорного напряжения, а и во многих других применениях. Например благодаря тому что входной ток TL431 составляет 2-4мкА, то на основе этой микросхемы можно построить реле времени: при размыкании контакта S1 C1 начинает медленно заряжаться через R1, а когда напряжение на входе TL431 достигнет 2,5 В выходной транзистор DA1 откроется и через светодиод оптопары PC817 начнет протекать ток, соответственно откроется и фототранзистор и замкнет внешнюю цепь. В этой схеме резистор R2 ограничивает ток через оптрон и стабилизатор (например 680 Ом), R3 нужен чтобы предупредить зажигание светодиода от тока собственных нужд TL431 (например 2 кОм).

TL 431 интегральный стабилитрон

Основные характеристики программируемого источника опорного напряжения TL 431

  • ​ Номинальное рабочее напряжение на выходе от 2,5 до 36 В;
  • Ток на выходе до 100 мА;
  • Мощность 0,2 Ватт;
  • Диапазон рабочей температуры для TL 431C от 0° до 70°;
  • Диапазон рабочей температуры для TL 431A от -40° до +85°.

Точность интегральной схемы TL 431 указывается шестой буквой в обозначении:

  • Точность без буквы – 2%;
  • Буква А – 1%;
  • Буква В – 0, 5%.

Столь широкое его применения обусловлено низкой ценой, универсальным форм-фактором, надёжностью, и хорошей устойчивостью к агрессивным факторам внешней среды. Но также следует отметить точность работы данного регулятора напряжения. Это позволило ему занять нишу в устройствах микроэлектроники.

Основное предназначение TL 431 стабилизировать опорное напряжение в цепи. При условии, когда напряжение на входе источника ниже номинального опорного напряжения, в программируемом модуле транзистор будет закрыт и проходящий между катодом и анодом ток не будет превышать 1 мА. В случае, когда выходное напряжение станет превышать запрограммированный уровень, транзистор будет открыт и электрический ток сможет свободно проходит от катода к аноду.

Схема включения TL 431

В зависимости от рабочего напряжения устройства схема подключения будет состоять из одноступенчатого преобразователя и расширителя (для устройств 2,48 В.) или модулятора небольшой ёмкости (для устройств 3.3 В). А также чтобы снизить риск короткого замыкания, в схему устанавливается предохранитель, как правило, за стабилитроном. На физическое подключение оказывает влияние форм-фактор устройства, в котором будет находиться схема TL 431, и условия окружающей среды (в основном температура).

Стабилизатор на основе TL 431

Простейшим стабилизатором на основе TL 431 является параметрический стабилизатор. Для этого в схему нужно включить два резистора R 1, R 2 через которые можно задавать выходное напряжение для TL 431 по формуле: U вых= Vref (1 + R 1/ R 2). Как видно из формулы здесь напряжение на выходе будет прямо пропорционально отношению R 1 к R 2. Интегральная схема будет держать напряжение на уровне 2,5 В. Для резистора R 1 выходное значение рассчитывается так: R 1= R 2 (U вых/ Vref – 1).

Читать также: Как правильно пользоваться мегаомметром

Эта схема стабилизатора, как правило, используется в блоках питания с фиксированным или регулируемым напряжением. Такие стабилизаторы напряжения на TL 431 можно обнаружить в принтерах, плоттерах, и промышленных блоках питания. Если необходимо высчитать напряжение для фиксированных источников питания, то используем формулу Vo = (1 + R 1/ R 2) Vref.

Временное реле

Прецизионные характеристики TL 431 позволяют использовать его не совсем по «прямому» назначению. Из-за того, что входной ток этого регулируемого стабилизатора составляет от 2 до 4 мкА, то используя данную микросхему можно собрать временное реле. Роль таймера в нём будет исполнять R1 который начнёт постепенно заряжаться после размыкания контактов S 1 C 1. Когда напряжение на выходе стабилизатора достигнет 2,5 В, транзистор DA1 будет открыт, через светодиоды оптопары PC 817 начёт проходить ток, а открытый фоторезистор замкнёт цепь.

Термостабильный стабилизатор на основе TL 431

Технические характеристики TL 431 позволяют создавать на его основе термостабильные стабилизаторы тока. В которых резистор R2 выполняет роль шунта обратной связи, на нём постоянно поддерживается значение 2,5 В. В результате значение тока на нагрузке будет рассчитываться по формуле Iн=2,5/R2.

Цоколёвка и проверка исправности TL 431

Форм-фактор TL 431 и его цоколёвка будет зависеть от производителя. Встречаются варианты в старых корпусах TO -92 и новых SOT-23. Не стоит забывать про отечественный аналог: КР142ЕН19А тоже широко распространённый на рынке. В большинстве случаев цоколёвка нанесена непосредственно на плату. Однако не все производители так поступают, и в некоторых случаях вам придётся искать информацию по пинам в техпаспорте того или иного устройства.

Читайте так же:
Стабилизатор тока по плюсу

TL 431 является интегральной схемой и состоит из 10 транзисторов. Из-за этого проверить её мультиметром невозможно. Для проверки исправности микросхемы TL 431 нужно использовать тестовую схему. Конечно, часто нет смысла искать перегоревший элемент и проще заменить схему целиком.

Программы расчёта для TL 431

В интернете существует множество сайтов, где вы сможете скачать программы-калькуляторы для расчёта параметров напряжения и силы тока. В них можно указывать типы резисторов, конденсаторов, микросхем и прочих составных частей схемы. TL 431 калькуляторы также бывают онлайн, они по функционалу проигрывают устанавливаемым программам, но если вам нужно исключительно входные/выходные и максимальные значения схемы, то они справятся с этой задачей.

Простое зарядное устройство для литиевого аккумулятора.

Главное отличие зарядного устройства от блока питания – четкое ограничение зарядного тока. Следующая схема имеет два режима ограничения:

Пока напряжение на выходе меньше 4,2 В ограничивается выходной ток, при достижении напряжением величины 4,2 В начинает ограничиватся напряжение и ток заряда снижается. На следующей схеме ограничение тока осуществляют транзисторы VT1, VT2 и резисторы R1-R3. Резистор R1 выполняет функцию шунта, когда напряжение на нем превышает 0,6 В (порог открывания VT1), транзистор VT1 открывается и закрывает транзистор VT2. Из-за этого падает напряжение на базе VT3 он начинает закрываться и следовательно снижается выходное напряжение, а это ведет к снижению выходного тока. Таким образом работает обратная связь по току и его стабилизация. Когда напряжение подбирается к уровню 4,2 В в работу начинает вступать DA1 и ограничивать напряжение на выходе зарядного устройства.

А теперь список номиналов компонентов схемы:

  • DA1 – TL431C;
  • R1 – 2,2 Ом;
  • R2 – 470 Ом;
  • R3 – 100 кОм;
  • R4 – 15 кОм;
  • R5 – 22 кОм;
  • R6 – 680 Ом (нужен для подстройки выходного напряжения);
  • VT1, VT2 – BC857B;
  • VT3 – BCP68-25;
  • VT4 – BSS138.

23 thoughts on “ TL431 схема включения, TL431 цоколевка ”

К1242ЕР1АП производства «Интеграл» Минск

Я бы не называл малоточность TL431 ее недостатком, это ведь не стабилизатор, как таковой, а источник опорного напряжения для него. Применяя различную периферию можно решать различные задачи по мощности, точности, надежности и т.д. Вот, внешние цепи могут быть любыми, а управляются одним и тем же устройством — TL431. Что и делает ее такой распространенной и востребованной. Понравилась схема зарядки, где необходима регулировка и по току и по напряжению, применены и биполярный и униполярный транзисторы — каждый в своем режиме.

Да, конденсатор между анодом и катодом этого «стабилитрона» ставить не следует ни в коем случае. Я так столкнулся с самовозбуждением схемы стабилизатора напряжения, когда по неопытности решил, что с конденсатором на выходе источника опорного напряжения на TL431 схема будет работать стабильнее. Поставил конденсатор на 10 нФ, и схема «завелась», выдавая на выходе «кашу» из импульсов вместо постоянного напряжения. Что неудивительно, для операционного усилителя входящего в состав TL431 такой параметр как максимальная емкость нагрузки нужно учитывать как и для всякого другого ОУ.

Уже писал выше, что использовать источник прецизионного опорного напряжения в виде стабилизатора странно. Еще более странно, какой стабильности можно добиться емкостью в десяток нан. Стабильности задаваемого напряжения, шунтируя и устраивая паразитную ОС? Или выходного? Конечно возбудится.

А что там было о источнике опорного в виде стабилизатора? Опорное в стабилизаторе применялось в своем прямом назначении, в качестве опорного, с которым сравнивалось выходное

Отзыв: Регулируемый стабилитрон Fairchild Semiconductor TL431 — Завсегдатай импульсных блоков питания.

Такая небольшая радиодеталь нередко встречается в различных современных импульсных блоках питания. Вот в одном из таких блоков питания Gembird SPP26-12.0/5.0-1500 этот регулируемый стабилитрон маркирован на печатной плате как U2:

При ряде нарушений в работе подобного блока питания выявить неисправность не так то и просто. Бывает так, что напряжение на выходе блока не соответсвует нормативному. И нередко замена регулируемого стабилитрона TL431 на заведомо исправный может помочь решить проблему. У ряда китайских продавцов на AliExpress при покупке партией в 50 штук стоимость одного регулируемого стабилитрона Fairchild Semiconductor TL431 может составить полтора-два рубля. Поэтому проще всего купить их много и сразу за недорого, и при ремонте импульсных блоков питания заменить такую деталь новой не заморачиваясь. Благо что выпаивается и меняется такой компонент в основном легко. А вот прозвонка такого регулируемого стабилитрона обычным мультиметром с целью выявления его неисправности — дело нереальное. Выявить его исправность или неисправность непросто. Правда, из строя такие детали выходят не часто, но такое иногда случается. Кроме этого, регулируемый стабилитрон TL431 может выпускаться в корпусах нескольких разновидностей, а внутри он будет одним и тем же.

Умный тестер Mega328 такие детали, как TL431, правильно определить или не в состоянии:

Или при ином подключении определяет их как обычные биполярные p-n-p транзисторы со встроенным защитным диодом между коллектором и эмиттером:

Новые TL431 крупным планом. Внешне их корпуса напоминают корпуса многих современных маломощных биполярных кремниевых транзисторов. Но к обычным транзисторам эта деталь имеет минимальное отношение:

Небольшое описание такого радиокомпонента, и разновидности корпусов детали:

Помимо использования в качестве опорных источников напряжения в импульсных блоках питания, а это напряжение обычно задаётся в нужных пределах резисторными делителями, такие регулируемые стабилитроны могут работать и в самых различных других схемах. Это могут быть стабилизаторы тока, индикаторы повышенного и пониженного напряжения, а также прочие подобные устройства. С учётом копеечной цены TL431, его применение может быть самым широким — как для ремонта существующей фабричной электроники, так и при создании самодельных электронных схем.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию