Guía detallada do regulador de tensión TL431
2024-04-17 16102

TL431 é un chip integrado de referencia de precisión controlada por tres terminais con boa estabilidade na temperatura.Debido á súa alta precisión, á corrente baixa e ao ruído de saída, úsase amplamente nunha variedade de dispositivos electrónicos, como control automático, xestión de enerxía e conversión de enerxía.Para axudar a todos a comprender mellor o TL431, este artigo recompilou información relevante sobre TL431.Ven a botar unha ollada.

TL431 é un regulador de shunt de precisión axustable de 2,50V a 36V producido conxuntamente por Texas Instruments Incorporated (TI) e Motorola Incorporated nos EUA.Ten a capacidade de saída de corrente axustable e serve como fonte de tensión de referencia.A serie TL431 inclúe TL431C, TL431AC, TL431I, TL431AI, TL431M, TL431Y, que totaliza seis modelos.Estes modelos comparten unha estrutura de circuíto interno idéntico con só pequenas diferenzas nos indicadores técnicos.Debido ao seu tamaño compacto, á tensión de referencia axustable de precisión e á gran corrente de saída, o TL431 pódese usar para deseñar unha variedade de reguladores.As súas características de rendemento inclúen a tensión de saída axustable continuamente ata 36V, un amplo rango de corrente de funcionamento de 0,1mA a 100mA, unha resistencia dinámica típica de 0,22 ohmios e ruído de baixa saída.Ademais, ten unha tensión de entrada máxima de 37V, unha corrente máxima de funcionamento de 150mA, unha tensión de referencia interna de 2,5V e un rango de tensión de saída de 2,5 V a 30V.

A precisión da tensión de referencia do TL431 pode alcanzar o ± 2 por cento ou superior, permitíndolle proporcionar tensións de saída estables e precisas nunha ampla gama de tensións.

TL431 ten unha resposta dinámica rápida.Pode axustar rapidamente a tensión de saída en resposta aos cambios de carga de alimentación, asegurando unha saída de alimentación estable.

Como o TL431 integra un amplificador de erro e unha fonte de tensión de referencia, simplifica o deseño de circuítos, reduce o tamaño do circuíto e reduce os custos de alimentación.

A tensión de saída do TL431 pódese axustar usando dúas resistencias externas, ofrecendo un rango de axuste de 2,5V a 36V, adecuado para varios circuítos de alimentación.

As clasificacións de corrente, tensión e potencia de calquera dispositivo indican os seus requirimentos de enerxía, é dicir, a cantidade de corrente e tensión son suficientes para o seu funcionamento.A seguinte táboa proporciona as clasificacións de corrente, potencia e tensión do TL431.

Para medir se o rendemento do TL431 é bo, necesitamos identificar os seus pinos como terminal de referencia, ánodo e cátodo.Despois de confirmar os pinos, podemos seguir os pasos seguintes para medir.En primeiro lugar, axustamos o rango do multímetro ao bloque RXLK, conectamos a pluma negra ao ánodo e a pluma vermella ao cátodo.O que se mide neste momento é a resistencia cara adiante do TL431.A continuación, intercambiamos as probas, é dicir, a pluma negra está conectada ao cátodo e a pluma vermella está conectada ao ánodo.Neste momento, debería mostrarse unha resistencia inversa infinita.Isto significa que cando a corrente flúe desde o ánodo ata o cátodo, o TL431 pódese activar normalmente;e cando a corrente flúe do cátodo ao ánodo, o TL431 está desactivado.A continuación, aínda mantemos o rango de multímetro no bloque RXLK, conectamos o bolígrafo negro ao terminal de referencia e a pluma vermella ao cátodo.Neste momento, non debería haber unha corrente que flúe por ela, é dicir, non hai indicación no contador.Entón, cando tocamos a pluma negra cunha man e o ánodo coa outra man, o punteiro debería balancear significativamente.Cando se cumpre esta situación, o pin tocado a man é o terminal de referencia.O último paso é para o curtocircuíto o terminal de referencia e o ánodo, é dicir, permitir que a corrente flúa desde o terminal de referencia e o ánodo ao mesmo tempo.Neste caso, se o chumbo de proba negra está conectado ao cátodo e o chumbo de proba vermella está conectado ao ánodo, normalmente haberá unha caída de tensión menor;Pola contra, se o chumbo de proba negra está conectado ao ánodo e o chumbo de proba vermella está conectado ao cátodo, normalmente haberá unha caída de tensión relativamente grande.O principio desta medición baséase nas distintas caídas de tensión do TL431 durante a condución cara adiante e inversa.

Monitor de tensión

Circuíto de Crowbar

Regulador de shunt

Limitador de corrente de precisión

Regulador de shunt de alta corrente

Convertidor PWM con referencia

Regulador de series de alta corrente de precisión

O TL431 ten tres pines, que son o terminal de referencia, o ánodo e o cátodo.Para distinguir estes tres pines, podemos organizalos de esquerda a dereita co logotipo que se enfronta.En concreto, o terminal de referencia é o pin usado para introducir a tensión de referencia;O ánodo é o pasador polo que flúe a corrente;e o cátodo é o pasador desde o que flúe a corrente.En aplicacións prácticas, o cátodo está normalmente conectado ao polo positivo da fonte de alimentación a través dun resistor que limita a corrente, mentres que o ánodo está conectado ao polo negativo da fonte de alimentación.O seu diagrama de pin é o seguinte:

PIN 1 (Referencia): este pin establece a clasificación de tensión do diodo Zener.

Pin 2 (ánodo): ánodo do diodo equivalente Zener

PIN 3 (cátodo): cátodo do diodo equivalente Zener

O TL431 é un regulador de shunt axustable de tres terminais con excelente estabilidade.A miúdo úsase como referencia de tensión axustable.A súa estrutura externa consta de tres pines: cátodo, ánodo e tensión de referencia.A estrutura interna é como se mostra na figura.Na maioría das aplicacións do TL431, o ánodo normalmente está conectado ao chan, e unha parte da corrente do cátodo flúe pola fonte de corrente do espello na esquina inferior esquerda do diagrama de bloques.A caída de tensión xerada por esta corrente na resistencia, ademais da caída de tensión entre a base B e o emisor e do transistor, constitúen xuntos a tensión de referencia de 2,5V.A estrutura de fase intermedia do TL431 equivale a un circuíto de amplificadores diferenciais, mentres que a súa etapa de saída adopta unha estrutura de Darlington.Polo tanto, o TL431 non só ten unha función de referencia de tensión integrada internamente, senón que tamén integra a función dun circuíto de amplificador operativo.

Segundo a súa función, o TL431 consta dunha tensión de referencia de 2,5V integrada internamente, un APP diferencial e un transistor coleccionista aberto.A continuación móstrase un diagrama simplificado do TL431.Cando a tensión do pasador de tensión de referencia é inferior á tensión de referencia interna de 2,5V, o APP empeora un nivel baixo, momento no que o triodo está no estado fóra, non hai fluxos actuais no TL431 (ignorando a pequena fugacorrente);E cando a tensión do pasador de tensión de referencia é superior á tensión de referencia interna, o APP OP produce un nivel alto, o triodo realiza e extrae a corrente do cátodo e entra na rexión de saturación rapidamente.Só cando a tensión no pasador de tensión de referencia está moi preto da tensión de referencia, o triodo funcionará na área de amplificación, desde o cátodo para extraer unha corrente constante.A análise mostra que na alimentación de conmutación, a estrutura orixinal que require tensión de referencia discreta e OP-AMP para a retroalimentación pode ser ben substituída por TL431.

Ao usar o TL431, deberiamos prestar atención aos seguintes aspectos.

A corrente mínima que flúe a través do TL431 debe manterse por encima de 1MA, se non, perderá o seu rendemento de regulación de tensión.Ao mesmo tempo, a corrente máxima non pode superar os 100mA para evitar danar o TL431.

Dado que a tensión de referencia interna Vref do TL431 é mantida pola corrente do cátodo, e esta corrente debe ser superior a un limiar para garantir o funcionamento normal, hai que prestar unha atención especial durante a aplicación: Cando o polo de saída do TL431 está noEstado de corte, o cátodo aínda ten que manter unha corrente superior a 0,2mA;Cando o polo de saída está en saturación, a tensión entre os polos debe ser polo menos superior a 2,2V para asegurarse de que o TL431 poida funcionar normalmente.

Tomando como exemplo o paquete común TO-92, o consumo máximo de enerxía de TL431 é de 0,7W.De feito, o consumo de enerxía P de TL431 no circuíto pode calcularse pola fórmula P = VO*i, onde VO é a tensión de saída e I é a corrente a través de TL431.Polo tanto, cando a saída non supera os 5V, o TL431 pode producir unha corrente máxima de 140mA;Cando a tensión de saída é de 7V, só pode emitir unha corrente de 10mA debido ás limitacións de consumo de enerxía.Normalmente, o consumo de enerxía do TL431 oscila entre 0,5W e 1,2W.Cando funciona a alta temperatura, alta tensión ou condicións de corrente alta, debemos prestar especial atención á ventilación, á disipación de calor e á seguridade do circuíto global para evitar a degradación do rendemento ou os danos causados ​​polo consumo excesivo de enerxía.

Ao seleccionar materiais e establecer, deberiamos dar prioridade ás resistencias de precisión do mesmo tipo cun pequeno coeficiente de temperatura, baixo ruído e gran capacidade de potencia para garantir a estabilidade e a fiabilidade.Segundo a fórmula VO = 2,5*(1+R1/R2), cando VO é un máximo de 36V, podemos calcular que a relación máxima de R1 a R2 é de 13,4, é dicir, o valor máximo de R1 debería ser de 13,4 veceso de R2.Ademais, debido á alta ganancia de bucle aberto e á velocidade de resposta rápida de TL431, cando o punto de mostraxe (é dicir, o punto de conexión de R1 e R2) está lonxe dos dous polos, o circuíto é propenso a superar a si mesmoexcitación.Polo tanto, ao deseñar e usar, debemos prestar especial atención á localización do punto de mostraxe para evitar esta situación.

Si, é un diodo Zener programable.A tensión de saída oscila entre os 2,5 voltios e os 36 voltios.A tolerancia á tensión de saída será de ± 4 por cento.A corrente de saída ou a corrente de pía oscila entre 1 mA e 100 mA.

O TL431 é a referencia orixinal de tensión de shunt estándar.O TLV431 é unha opción de referencia de tensión máis baixa do TLV, pero tamén ten algunhas especificacións diferentes.

O TL431 nunha configuración de bucle aberto úsase a miúdo como comparador de tensión, monitor de subvención, monitor de sobretensión, detector de tensión de ventás e moitos outros tipos de usos.O TL431 é unha referencia de tensión de shunt usada habitualmente para estas aplicacións.

Cando o TL431 está danado, se non hai substitución do mesmo modelo, pódese substituír directamente por KA431, μA431, LM431, YL431, S431, etc. As letras de sufixo TL431 indican o nivel de produto e o rango de temperatura de funcionamento.

Os dispositivos TL431 e TL432 son reguladores de shunt axustables de tres terminais, con estabilidade térmica especificada sobre os intervalos de temperatura automotriz, comerciais e militares aplicables.A tensión de saída pódese definir en calquera valor entre VREF (aproximadamente 2,5 V) e 36 V, con dúas resistencias externas.