Sfera-perm.ru

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

Tl431 регулируемый стабилизатор тока

Tl431 регулируемый стабилизатор тока

Микросхема TL431 — это регулируемый стабилитрон. Используется в роли источника опорного напряжения в схемах различных блоков питания.

  • напряжение на выходе: 2,5…36 вольт;
  • выходное сопротивление: 0,2 Ом;
  • прямой ток: 1…100 мА;
  • погрешность: 0,5%, 1%, 2%;
  • отечественным аналогом TL431 является КР142ЕН19А.

Имеет три вывода: катод, анод, управляющий вывод.

Микросхема стабилитрон TL431 может использоваться не только в схемах питания. На базе TL431 можно сконструировать всевозможные световые и звуковые сигнализаторы. При помощи таких конструкций возможно контролировать множество разнообразных параметров. Самый основной параметр — контроль напряжение.

Переведя какой-нибудь физический показатель при помощи различных датчиков в показатель напряжения, возможно изготовить прибор, отслеживающий, например, температуру, влажность, уровень жидкости в емкости, степень освещенности, давление газа и жидкости.

Индикатор повышения напряжения

Работа данного индикатора организована таким образом, что при потенциале на управляющем контакте TL431 (вывод 1) меньше 2,5В, стабилитрон TL431 заперт, через него проходит только малый ток, обычно, менее 0,4 мА. Поскольку данной величины тока хватает для того чтобы светодиод светился, то что бы избежать этого, нужно просто параллельно светодиоду подсоединить сопротивление на 2…3 кОм.

В случае превышения потенциала, поступающего на управляющий вывод, больше 2,5 В, микросхема TL431 откроется и HL1 начнет гореть. Сопротивление R3 создает нужное ограничение тока, протекающий через HL1 и стабилитрон TL431. Максимальный ток проходящий через стабилитрон TL431 находится в районе 100 мА. Но у светодиода максимально допустимый ток составляет всего 20 мА. Поэтому в цепь светодиода необходимо добавить токоограничивающий резистор R3. Его сопротивление можно рассчитать по формуле:

R3 = (Uпит. – Uh1 – Uda)/Ih1

где Uпит. – напряжение питания; Uh1 – падение напряжения на светодиоде; Uda – напряжение на открытом TL431 (около 2 В); Ih1 – необходимый ток для светодиода (5…15мА). Также необходимо помнить, что для стабилитрона TL431 максимально допустимое напряжение составляет 36 В.

Величина напряжения Uз при котором срабатывает сигнализатор (светится светодиод), определяется делителем на сопротивлениях R1 и R2. Его параметры можно подсчитать по формуле:

R2 = 2,5 х Rl/(Uз — 2,5)

Если необходимо точно выставить уровень срабатывания, то необходимо на место сопротивления R2 установить подстроечный резистор, с бОльшим сопротивлением. После окончания точной настройки, данный подстроичник можно заменить на постоянный.

Иногда необходимо проверять несколько значений напряжения. В таком случае понадобятся несколько подобных сигнализатора на TL431 настроенных на свое напряжение.

Индикатор низкого напряжения

Разница данной схемы от предшествующей в том, что светодиод подключен по иному. Данное подключение именуется инверсным, так как светодиод светится только когда микросхема TL431 заперта.

Если же контролируемое значение напряжения превосходит уровень, определенный делителем Rl и R2, микросхема TL431 открывается, и ток течет через сопротивление R3 и выводы 3-2 микросхемы TL431. На микросхеме в этот момент существует падение напряжения около 2В, и его явно не хватает для свечения светодиода. Для стопроцентного предотвращения загорания светодиода в его цепь дополнительно включены 2 диода.

В момент, когда исследуемое величина окажется меньше порога определенного делителем Rl и R2, микросхема TL431 закроется, и на ее выходе потенциал будет значительно выше 2В, вследствие этого светодиод HL1 засветится.

Индикатор изменения напряжения

Если необходимо следить всего лишь за изменение напряжения, то устройство будет выглядеть следующим образом:

В этой схеме использован двухцветный светодиод HL1. Если потенциал ниже порога установленного делителем R1 и R2, то светодиод горит зеленым цветом, если же выше порогового значения, то светодиод горит красным цветом. Если же светодиод совсем не светится, то это означает что контролируемое напряжение на уровне заданного порога (0,05…0,1В).

Работа TL431 совместно с датчиками

Если необходимо отслеживать изменение какого-нибудь физического процесса, то в этом случае сопротивление R2 необходимо поменять на датчик, характеризующейся изменением сопротивления вследствие внешнего воздействия.

Пример такого модуля приведен ниже. Для обобщения принципа работы на данной схеме отображены различные датчики. К примеру, если в качестве датчика применить фототранзистор, то в конечном итоге получится фотореле, реагирующее на степень освещенности. До тех пор пока освещение велико, сопротивление фототранзистора мало.

Вследствие этого напряжение на управляющем контакте TL431 ниже заданного уровня, из-за этого светодиод не горит. При уменьшении освещенности увеличивается сопротивление фототранзистора. По этой причине увеличивается потенциал на контакте управления стабилитрона TL431. При превышении порога срабатывания (2,5В) HL1 загорается.

Данную схему можно использовать как датчик влажности почвы. В этом случае вместо фототранзистора нужно подсоединить два нержавеющих электрода, которые втыкают в землю на небольшом расстоянии друг от друга. После высыхания почвы, сопротивление между электродами возрастает и это приводит к срабатыванию микросхемы TL431, светодиод загорается.

Если же в качестве датчика применить терморезистор, то можно сделать из данной схемы термостат. Уровень срабатывания схемы во всех случаях устанавливается посредством резистора R1.

TL431 в схеме со звуковой индикацией

Помимо приведенных световых устройств, на микросхеме TL431 можно смастерить и звуковой индикатор. Схема подобного устройства приведена ниже.

Данный звуковой сигнализатор можно применить в качестве контроля за уровнем воды в какой-либо емкости. Датчик представляет собой два нержавеющих электрода расположенных друг от друга на расстоянии 2-3 мм.

Как только вода коснется датчика, сопротивление его понизится, и микросхема TL431 войдет в линейный режим работы через сопротивления R1 и R2. В связи с этим появляется автогенерация на резонансной частоте излучателя и раздастся звуковой сигнал.

Источник: «Энциклопедия начинающего радиолюбителя», Никулин С.А.

Блок питания на регулируемом стабилитроне тл 431

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.

Читайте так же:
Lm317 транзистор стабилизатор тока

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.

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.

Читать также: Lm2480na описание на русском

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.

21 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

Tl431 регулируемый стабилизатор тока

Регулируемые источники питания незаменимы, когда речь идёт о деятельности радиолюбительской (и не только) мастерской. Любители часто конструируют их самостоятельно, опираясь на свой опыт, или опыт коллег. Хочу предложить свой вариант несложного регулируемого источника питания с защитой по току и триггерным отключением при коротком замыкании выхода.

Особенностью данного источника питания является отсутствие конденсатора на его выходе, что обеспечивает отсутствие импульса тока при подсоединении нагрузки, возникающего из-за его разрядки.

Основой источника питания служит ИМС типа TL431 (КР142ЕН19), исполняющая роль регулируемого стабилизатора напряжения параллельного типа (рис. 1, 2, 3). Благодаря наличию входа обратной связи «Adj» (также его называют «Ref»), возможна установка выходного напряжения в пределах от 2,5 до 36 вольт. Напряжение стабилизации при этом зависит от того, какая его доля соотносится с напряжением внутреннего опорного источника величиной 2.495 вольта. Если напряжение на входе «Adj» несколько ниже внутреннего опорного, то регулирующий транзистор прикрывается. Выше – наоборот, регулирующий транзистор открывается сильнее.

Поскольку сама TL431 не может рассеивать достаточную мощность (она ограничена величиной 0,4 Вт, что, например, при 20 вольтах выходного напряжения означает ток не более 20 мА, иначе микросхема просто рискует выйти из строя от перегрева), для получения больших токов на выходе стабилизатора необходимо применять умощнение при помощи транзисторов. Самые простые варианты умощнения показаны на рисунке 4.

Тем не менее, для реализации выбран вариант умощнения с полевым транзистором. Всё-таки для управления им требуется гораздо меньшая мощность (на порядки), а быстродействие истокового повторителя даже с транзисторами старых типов позволяет обходиться без цепочек коррекции всей системы регулирования.

Схема получившегося источника питания представлена на рисунках 5 и 6. На рисунке 5 изображена силовая часть регулятора напряжения. Рисунок 6 содержит схему узла триггерной защиты. При отсутствии необходимости в триггерной защите, данный узел можно просто не устанавливать в источник питания.

Читайте так же:
Самодельная схема стабилизатора тока

В основу схемы регулятора напряжения положена схема умощнённого полевым транзистором стабилизатора напряжения, аналогичная рис.4б. Роль резистора R1 (на рис.4), обеспечивающего током TL431, выполняет генератор тока, собранный на транзисторах VT1 и VT2 (рис.5). Ток в коллекторе транзистора VT2 напрямую зависит от сопротивления резистора R2 и падения напряжения на переходе база-эмиттер транзистора VT1. При указанных на схеме номиналах он составляет примерно 3,8

4,2 мА и при необходимости уточняется подбором сопротивления R2 (меньше сопротивление – больше ток).

Генератор тока по сравнению с простым резистором предпочтительнее тем, что ток на его выходе очень слабо зависит от напряжения питания – это позволяет в значительной мере ослабить пульсации тока через TL431, происходящие от пульсаций напряжения питания. В итоге пульсации, всегда имеющиеся на накопительном конденсаторе выпрямителя питания (С1, С2), эффективно подавляются.

Регулирующий транзистор – VT3. Он должен быть мощным и установлен на эффективный радиатор, так как на нём в определённых режимах рассеивается значительное количество тепла. Количество тепла, выделяющееся на этом транзисторе, максимально при минимальном выходном напряжении и максимальном токе. Например, при токе 3 ампера и выходном напряжении 12 вольт, на транзисторе будет выделяться порядка 100 ватт тепла (при указанном напряжении на входе блока). Для указанного на схеме транзистора типа IRFZ44N это является предельной величиной и то при условии эффективного отвода тепла.

Для обеспечения безопасности при пользовании источником, выходной ток ограничивается на некотором фиксированном уровне. Для исполнения этой функции установлены Rш и VT4. Если рассмотреть этот узел чуть внимательнее, то легко можно увидеть, что вкупе с транзистором VT3 данные элементы также образуют схему источника тока (рис.7в), в которой ток напрямую зависит от сопротивления Rш. Для внимательных нужно отметить, что строго заданный ток течёт лишь в цепи стока полевого транзистора, а в цепи истока, к которой у нас подключена нагрузка, течёт сумма токов: ток стока и ток, задаваемый Rб. В нашем случае ток Rб задаётся транзисторами VT1 и VT2 и являет собой фиксированную величину порядка 4 мА. Это очень небольшая погрешность, которой можно пренебречь.

Для удобства пользования, чтобы была возможность оперативно изменять ток ограничения, рекомендуется Rш сделать переключаемым при помощи галетного переключателя или тумблеров.

Резистор R3 выполняет роль ограничителя тока через катод TL431 для случая, когда вдруг напряжение на выходе источника питания по какой-то причине стало выше, чем заданное потенциометром VR1 (например, при подключении заряженного конденсатора). Потому что при этом регулирующий транзистор внутри TL431 полностью открывается, обеспечивая на её катоде напряжение не выше 2 вольт и ток через переход ZD2 (а при его отсутствии – через переход Б-К VT4) течёт от клеммы «Выход+» в катод TL431. Без R3 этот ток достигал бы разрушительных величин.

ZD1 выполняет защитную функцию – защищает TL431 от возможного превышения напряжения на её катоде при переходе источника в режим ограничения тока либо обрыве предохранителя FU1. В этом режиме TL431 полностью закрывается, в результате чего напряжение на её катоде может вырасти свыше предельно допустимой величины 36 вольт.

C4 – корректирующий конденсатор. Улучшает реакцию регулятора в режиме стабилизации напряжения, которая чуть подпорчена наличием R3 и значительной ёмкости затвор-исток транзистора VT3.

Вольтметр М42300
Индикатор тока М4370

Регулировка выходного напряжения осуществляется при помощи цепочки, состоящей из VR1 и R7, R8. Такое немного необычное включение делителя напряжения призвано для решения повсеместной проблемы «шуршащих контактов» (см. рис.8), из-за которой при традиционном включении возможен заброс выходного напряжения сверх допустимого для подключенной нагрузки. При указанном включении «шуршание», наоборот, приводит к уменьшению напряжения на выходе. Это хоть и неприятно, но относительно безопасно.

Небольшим минусом такого решения является повышение примерно на 0,1 Вольт минимального выходного напряжения источника. Это связано с тем, что вход Adj не обладает бесконечно большим сопротивлением, и в него при нормальной работе течёт ток порядка 2 мкА. На сопротивлении 50 кОм этот ток вызывает падение напряжения величиной 0,1 Вольт.

VD5, VD6 и C3 образуют отдельный источник питания для генератора тока, питающего TL431. Всё дело в том, что при значительном токе на выходе блока, конденсаторы C1 и C2 достаточно быстро разряжаются между пиками полупериодов. А для того, чтобы держать VT3 открытым, необходимо напряжение на его затворе, превышающее напряжение на истоке примерно на три-три с половиной вольта. Это означает, что если бы генератор тока питался от того же выпрямителя, что и VT3, то падение напряжения на VT3 никак не могло бы быть меньше этой величины. Напряжение на конденсаторе C3 спадает не настолько быстро, как на C1 и C2, и это позволяет в промежутках между пиками полупериодов открывать VT3 намного сильнее, вплоть до насыщения.

VD7 совместно с R4 выполняют защитную для VT4 роль на случай, если вы подключите выход блока к аккумулятору, забыв включить сам блок в розетку.

VD8 и FU1 тоже предотвратят аварию при переполюсовке аккумулятора (когда его минус перепутаете с плюсом). Правда, FU1 после такого случая придётся заменить на новый.

Триггерная защита (рис.6) состоит из двух узлов: собственно триггера на двух транзисторах VT7 и VT8, и компаратора, исполненного на дифференциально включенных VT9 и VT10.

При нормальной работе источника питания, будь он в режиме стабилизации напряжения, либо в режиме ограничения тока, напряжение на его выходе находится на некотором уровне. Некоторые колебания напряжения из-за изменения сопротивления нагрузки не приводят к отключению блока. Но когда напряжение вдруг быстро чрезмерно снижается – это можно рассматривать уже как аварийную ситуацию. Уровень, снижение до которого не рассматривается как авария, формируется делителем напряжения R18 R19 и «запоминается» конденсатором C7. Поскольку вход делителя подключен к выходу источника, то напряжение на C7 составляет всегда (кроме того времени, пока переходный процесс не завершён) примерно треть от напряжения на выходе. При этом текущий через R18 R19 ток удерживает транзистор VT10 в открытом состоянии, а VT9 в, соответственно, закрытом. При аварии (коротком замыкании) напряжение на выходе блока быстро снижается (вплоть до околонулевого значения). Благодаря имеющемуся в C7 заряду ток через резистор R18 (и диоды VD10, VD11) меняет направление, из-за чего напряжение на базе VT10 становится выше, чем напряжение на базе VT9, из-за чего VT10 закрывается, а VT9 открывается. Ток коллектора открывшегося VT9 открывает VT8, который в свою очередь открывает VT7, а поскольку ток VT7 идёт также и в базу VT8, удерживая его открытым, то VT7 и VT8 самоблокируются в открытом состоянии, обеспечивая на катоде TL431 и, соответственно, затворе VT3 очень низкое напряжение (не более полутора вольт), из-за чего VT3 полностью закрывается, отключая тем самым нагрузку.

Читайте так же:
Схема стабилизатор тока 20ма

Сброс сработавшей блокировки можно произвести либо кнопкой (тумблером) SB1, либо отключением всего источника питания от сети. При этом необходимо иметь в виду, что если на момент сброса (включения в сеть) на выходе источника питания уже (ещё) присутствует короткое замыкание, то в этом случае блокировка не произойдёт потому что при таком развитии событий напряжение на выходе не было высоким, чтобы затем снизиться ниже, чем напряжение на C6. Данное свойство можно рассматривать как способ временного отключения блокировки.

VT5 и VT6 обеспечивают питание дифференциальному каскаду на транзисторах VT9, VT10. R10, VD7 и R11 защищают транзисторы VT7 и VT8 от чрезмерных токов, которые могут возникать при срабатывании защиты.

Напряжение на выходе блока индицируется типовой измерительной головкой PV с максимальным значением по шкале 30 Вольт. Индикатор PA показывает, в каком режиме работает блок. Он настраивается таким образом, чтобы при переходе в режим ограничения тока стрелка отклонялась в конец красного сектора.

Фотореле с гистерезисом на tl431

Микросхема tl431 содержит всего три вывода: катод, анод и управляющий электрод, который, как видно из блок-схемы, является неинвертирующим входом операционного усилителя. ОУ здесь работает как компаратор: на инвертирующий вход подается 2,5В от внутреннего источника опорного напряжения, на неинвертирующий вход подается напряжение от схемы. Если оно достигнет 2,5В, компаратор сработает и выходной транзистор откроется.

Максимальный ток катода 100мА, напряжение катод-анод не более 36В. Микросхема обладает хорошей термостабильностью: в интервале температур от -40 до +120 градусов напряжение срабатывания изменяется всего на 7мВ.

Распиновка микросхемы tl431, вид сверху:

Проверить исправность tl431 можно мультиметром в режиме прозвонки диодов. Для этого красный щуп мультиметра соединяем с анодом а черный с катодом, мультиметр покажет падение 0,6В на внутреннем диоде. Меняем местами щупы и мультиметр покажет обрыв. Теперь не отсоединяя щупы соединим управляющий электрод с катодом. Мультиметр покажет падение 2,49В

Микросхема применяется в основном в источниках питания в качестве управляемого стабилитрона. Но можно собрать на ней и очень простое фотореле:

Схема очень простая, но имеет недостатки. При медленном изменении освещенности светодиод загорается и тухнет плавно, отсутствует гистерезис, требуется высокоомный резистор.

Если поменять местами фотодиод и резистор схема инвертируется: светодиод будет загораться при увеличении освещенности. В этом случае резистор потребуется меньшего номинала, а чтобы светодиод опять загорался при уменьшении освещенности его тоже нужно подключить инверсно — между катодом и анодом tl431:

Чтобы еще больше уменьшить сопротивление этого резистора, можно применить фототранзистор. В этом случае будет достаточно сопротивления 100-150кОм:

Если нет готового фототранзистора можно использовать соединение фотодиода и транзистора. Транзистор можно взять любой маломощный. Подойдет даже кт315. Чем больше коэффициент передачи этого транзистора, тем чувствительнее будет фототранзистор.

Гистерезис и резкое переключение можно получить добавив еще один транзистор.

При уменьшении освещенности фототранзистора его сопротивление растет, напряжение на нем нарастает. Когда оно начнет приближаться к отметке 2,49В стабилитрон tl431начнет открываться. Вместе с ним начнет открываться транзистор и напряжение на управляющем выводе tl431 начнет нарастать быстрее за счет резистора обратной связи R2. Приоткрывание tl431 вызывает приоткрывание транзистора, а приоткрывание транзистора вызывает еще большее открывание tl431. Процесс происходит лавинообразно.

Транзистор и tl431 полностью открыты, светодиод светится. Если теперь начать плавно увеличивать освещенность фототранзистора, это не вызовет моментального закрытия tl431 и транзистора. Транзистор у нас полностью открыт, к верхнему плечу делителя R1VT1 — резистору R1, оказывается параллельно подключен резистор R2. Этим резистором обеспечивается гистерезис. Сопротивление верхнего плеча делителя стало меньше, и теперь для закрытия tl431 нужно осветить фототранзистор чуть сильнее чем он был освещен в момент включения светодиода. Чем меньше сопротивление резистора R2, тем шире петля гистерезиса, то есть тем сильнее нужно теперь осветить фототранзистор, чтобы светодиод погас.

Намного проще понять что такое гистерезис, собрав схему самому, и наблюдая за ее работой при различных значениях резистора R2.

Чтобы этой схемой включать большую нагрузку можно на место светодиода поставить оптопару и симистор. Для механического реле нужно добавить в схему стабилизатор напряжения для питания делителя, так как при срабатывании реле проседает напряжение питания и реле начинает быстро включатся и выключатся.

Читайте так же:
Стабилизатор постоянного тока вду

Стабилизатор можно поставить на напряжение от 5 до 9В. Диод D1 отключает резистор R2 от минуса. В предыдущей схеме он был не нужен, так как в коллекторной цепи был резистор 1кОм и светодиод. Сопротивление обмотки реле обычно очень маленькое и при закрытом транзисторе резистор R2 окажется подключен параллельно фототранзистору и схема работать не будет.

Транзистор VT1 должен быть с током коллектора превышающим ток срабатывания реле. Резистор R4 ограничивает базовый ток транзистора. Берем ток, достаточный для срабатывания реле. Пусть это будет скажем 200mA. Коэффициент передачи тока транзистора пусть будет 100. Значит для получения такого тока коллектора, базовый ток должен быть не менее чем 2mA. То есть взяли желаемый ток коллектора и поделили на коэффициент передачи тока транзистора, получили минимальный базовый ток. Этот ток лучше всегда брать с запасом, так как коэффициент передачи транзисторов имеет разброс. Теперь находим нужный номинал резистора. Берем напряжение питания, отнимаем 2,5-3 вольта(столько падает на tl431 и переходе транзистора) и делим на необходимый ток базы. Расчетное сопротивление получилось 4,5кОм. Берем ближайшее меньшее значение 4,3кОм. Резистор R3 служит для надежного закрытия транзистора.

Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе и tl431

Схема регулируемого стабилизатора

Основной радиодеталью данного устройства является полевой (MOSFET) транзистор, в качестве которого можно использовать IRLZ24/32/44 и другие подобные. Наиболее часто они производятся компаниями IRF и Vishay в корпусах TO-220 и D2Pak. Стоит около 0.58$ грн в розницу, на ebay 10psc можно приобрести за 3$ (0,3 доллара за штуку). Такой мощный транзистор имеет три вывода: сток (drain), исток (source) и затвор (gate), он имеет такую структуру: металл-диэлектрик(диоксид кремния SiO2)-полупроводник. Микросхема-стабилизатор TL431 в корпусе TO-92 обеспечивает возможность настраивать значение выходного электрического напряжения. Сам транзистор я оставил на радиаторе и припаял его к плате с помощью проводков.

Входное напряжение для этой схемы может быть от 6 и до 50 вольт. На выходе же получаем 3-27V с возможностью регулирования подстрочным резистором 33k. Выходной ток довольно большой, до 10 Ампер, в зависимости от радиатора.

Сглаживающие конденсаторы C1,C2 могут иметь ёмкость 10-22 мкФ, C3 4,7 мкФ. Без них схема и так будет работать, но не так хорошо, как нужно. Не забываем про вольтаж электролитических конденсаторов на входе и выходе, мною были взяты все рассчитаны на 50 Вольт.

Мощность, которую сможет рассеять такой стабилизатор напряжения не может быть более 50 Ватт. Полевой транзистор обязательно устанавливается на радиатор, рекомендуемая площадь поверхности которого не менее 200 квадратных сантиметров (0,02 м2). Не забываем про термопасту или подложку-резинку, чтобы тепло лучше отдавалось.

Возможно использование подстрочного резистора 33k типа WH06-1, WH06-2 они имеют достаточно точную регулировку сопротивления, вот так они выглядят, импортный и советский.

Для удобства на плату лучше припаять две колодки, а не провода, которые легко отрываются.

Печатная плата для дискретных элементов и переменного резистора типа СП5-2 (3296).

Стабильность неплоха и напряжение изменяется только на доли вольта на протяжении длительного времени. Готовая платка получилась компактна и удобна. Так как я планирую длительное время использовать это устройство для защиты дорожек окрасил всё дно платы зеленым цапонлаком. Автор материала — Егор.

Обсудить статью СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ

Микросхема TL431 — это регулируемый стабилитрон. Используется в роли источника опорного напряжения в схемах различных блоков питания.

Введение

Понадобился мне тут недорогой источник опорного напряжения. Полистав каталоги, я остановил свой выбор на микросхеме TL431 за 20 рублей. Сейчас расскажу, что это за букашка и как ее использовать.

TL431 — это так называемый программируемый стабилитрон. Применяется в качестве источника опорного напряжения и источника питания для малопотребляющих схем. Выпускается несколькими производителями и в разных корпусах, мне досталась от Texas Instruments в корпусе SOT23.

Технические характеристики: — выходное напряжение от 2.5 до 36 В- рабочий ток от 1 до 100 мА- выходное сопротивление 0.2 Ом- точность 0.5%, 1% и 2% Имеет три вывода. Два как у стандартного стабилитрона — анод и катод. И вывод опорного напряжения, который подключается к катоду или средней точке делителя напряжения. На зарубежных схемах обозначается так:

Минимальная схема включения требует один резистор и позволяет получать опорное напряжение 2.5 В.

Резистор в этой схеме рассчитывается по следующей формуле:

где Ist — ток TL431, а Il — ток нагрузки. Входной ток опорного вывода не учитывается, так как он

2 мкА. В полной схеме включения к TL431 добавляются еще два резистора, но в этом случае можно получить произвольное выходное напряжение.

Номиналы резисторов делителя напряжения и выходное напряжение TL431 связаны следующим соотношением:

,где Uref = 2.5 В, Iref = 2 мкА. Это типовые значения и они имеют определенный разброс (смотрите даташит). Если задаться значением одного из резисторов и выходным напряжением, то можно рассчитать значение второго резистора.

А зная выходное напряжение и входной ток, можно рассчитать номинал резистора R1:

,где Iin — входной ток схемы, который складывается из рабочего тока TL431, тока делителя напряжения и тока нагрузки. Если TL431 используется для получения опорного напряжения, то резисторы R2 и R3 нужно брать с точностью 1% из ряда E96.

Начальные данные Входное напряжение Uin = 9 ВТребуемое выходное напряжение Uout = 5 ВТок нагрузки Il = 10 мА Данные из даташита: Ist = 1..100 мАIref = 2 мкАUref = 2.495 В Расчет Задаемся значением резистора R2. Максимальное значение этого резистора ограничено током Iref = 2 мкА. Если брать номинал резистора R2 равным единицам/десяткам кОм, то это подойдет. Пусть R2 = 10 кОм. Так как TL431 используется в качестве источника питания, высокая точность здесь не нужна и членом Iref*R2 можно пренебречь.

Читайте так же:
Стабилизатор напряжения постоянного тока регулируемый

Округленное значение R3 будет равно 10 кОм. Чтобы рассчитать R1 нужно прикинуть входной ток схемы. Он складывается из тока TL431, тока нагрузки и тока делителя напряжения. Ток делителя напряжения равен Uout/(R1+R2) = 5/20000 = 250 мкА. Ток TL431 может быть от 1 до 100 мА. Если взять ток Ist > 2 мА, то током делителя можно пренебречь. Тогда входной ток будет равен Iin = Ist + Il = 2 + 10 = 12 мА. А номинал R1 = (Uin — Uout)/Iin = (9 — 5)/0.012 = 333 Ом. Округляем до 300. Мощнность, рассеиваемая на резисторе R1, равна (9 — 5)*0.012 = 0.05 Вт. На остальных резисторах она будет еще меньше. R1 = 300 Ом R2 = 10 кОмR3 = 10 кОм Примерно так, без учета нюансов.

Если будете использовать TL431 и повесите на выходе конденсатор, то микросхема может «загудеть». Вместо уменьшения выходного шума, на катоде появится периодический пилообразный сигнал в несколько милливольт.

Емкость нагрузки, при которой TL431 ведет себя стабильно, зависит от тока катода и выходного напряжения. Возможные значения емкости показаны на картинке из даташита. Стабильные области — это те, что за пределами графиков.

Схемы включения TL431

Микросхема стабилитрон TL431 может использоваться не только в схемах питания. На базе TL431 можно сконструировать всевозможные световые и звуковые сигнализаторы. При помощи таких конструкций возможно контролировать множество разнообразных параметров. Самый основной параметр — контроль напряжения.

Переведя какой-нибудь физический показатель при помощи различных датчиков в показатель напряжения, возможно изготовить прибор, отслеживающий, например, температуру, влажность, уровень жидкости в емкости, степень освещенности, давление газа и жидкости. ниже приведем несколько схем включения управляемого стабилитрона TL431.

Стабилизатор тока на TL431

Данная схема является стабилизатором тока. Резистор R2 выполняет роль шунта, на котором за счет обратной связи устанавливается напряжения 2,5 вольт. В результате этого на выходе получаем постоянный ток равный I=2,5/R2.

Индикатор повышения напряжения

Работа данного индикатора организована таким образом, что при потенциале на управляющем контакте TL431 (вывод 1) меньше 2,5В, стабилитрон TL431 заперт, через него проходит только малый ток, обычно, менее 0,4 мА. Поскольку данной величины тока хватает для того чтобы светодиод светился, то что бы избежать этого, нужно просто параллельно светодиоду подсоединить сопротивление на 2…3 кОм.

Технические характеристики

Вид корпусов ТЛ431

Широкое применение получила благодаря крутости своих технических характеристик и стабильностью параметров при разных температурах. Частично функционал похож на известную LM317, только она работает на малой силе тока и предназначена для регулировки. Все особенности и типовые схемы включения указаны в datasheet на русском языке. Аналог TL431 будет отечественная КР142ЕН19 и импортная К1156ЕР5, их параметры очень похожи. Других аналогов особо не встречал.

Основные характеристики:

  1. ток на выходе до 100мА;
  2. напряжение на выходе от 2,5 до 36V;
  3. мощность 0,2W;
  4. температурный диапазон TL431C от 0° до 70°;
  5. для TL431A от -40° до +85°;
  6. цена от 28руб за 1 штуку.

Подробные характеристики и режимы работы указаны в даташите на русском в конце этой страницы или можно скачать tl431-datasheet-russian.pdf

Пример использования на плате

Стабильность параметров зависит от температуры окружающей среды, она очень стабильная, шумов на выходе мало и напряжение плавает +/- 0,005В по даташиту. Кроме бытовой модификации TL431C от 0° до 70° выпускается вариант с более широким температурным диапазоном TL431A от -40° до 85°. Выбранный вариант зависит от назначения устройства. Аналоги имеют совершенно другие температурные параметры.

Проверить исправность микросхемы мультиметром нельзя, так как она состоит из 10 транзисторов. Для этого необходимо собрать тестовую схему включения, по которой можно определить степень исправности, не всегда элемент полностью выходит из строя, может просто подгореть.

Читать также: Фото подключения реле давления

Графики электрических характеристик

Добрый день. Я не электронщик но то что мне было нужно я нашел. Большое спасибо. Понравились две первые схемки (переделал схем 20, но то греется, можно чай кипятить, то тока на выходе нет), но без индикатора заряда. Помогите пожалуйста в этом вопросе. Заранее благодарен. С уважением Александр.

Проще готовый блок купить за 100-150 руб.

Мне понравилась статья и к месту об этом чёртовом TL/ Собираю БП на 30 А и было сомнение по поводу букв А и С на ней. Всё понятно, спасибо. Конечно бы схему для проверки. С уважением Валерий К, г.Киров

Я тоже из Кирова, из Ганги.

Здравствуйте ,случилась поломка ASUS Maximus VI Extreme , нашел замкнутый F90 P02 CFD0423 вроде полевик данных не нашел , какой структуры и чем заменить не в курсе , помогите с информацией . Если что не так написал извините в первый раз советуюсь .

TL 431 это программируемый шунтирующий регулятор напряжения. Хотя, эта интегральная схема начала выпускаться в конце 70-х она до сих пор не сдаёт своих позиций на рынке и пользуется популярностью среди радиолюбителей и крупных производителей электротехнического оборудования. На плате этого программируемого стабилизатора находится фоторезистор, датчик измерения сопротивления и терморезистор. TL 431 повсеместно используются в самых разных электрических приборах бытовой и производственной техники. Чаще всего этот интегральный стабилитрон можно встретить в блоках питания компьютеров, телевизоров, принтеров и зарядок для литий-ионных аккумуляторов телефонов.

Читать также: Маркировка пилок для лобзика расшифровка

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector