เมื่อออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์ มักจำเป็นต้องมีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ากำลังต่ำหรือแหล่งจ่ายแรงดันอ้างอิง แรงดันไฟฟ้าคงที่จำนวนหนึ่งถูกปิดโดยตัวปรับความเสถียรแบบอินทิกรัลที่ไม่ได้ควบคุม สร้างที่ปรับได้บน ชิป LM317แต่มีข้อบกพร่องบางอย่างโดยธรรมชาติและมักมีฟังก์ชันที่ไม่จำเป็น ในหลายกรณี ชิป TL431 จะแก้ปัญหานี้ ช่วยให้คุณได้แหล่งจ่ายแรงดันไฟที่มีเสถียรภาพกำลังต่ำซึ่งปรับได้ตั้งแต่ 2.5 ถึง 36 V
เนื้อหา
ชิป TL431 คืออะไร
ไมโครเซอร์กิตนี้พัฒนาขึ้นในยุค 70 ของศตวรรษที่ 20 มักถูกเรียกว่า "ซีเนอร์ไดโอดแบบปรับได้" และถูกกำหนดบนไดอะแกรมว่าเป็นซีเนอร์ไดโอดที่มีข้อสรุปคลาสสิกสองประการ ได้แก่ แอโนดและแคโทด นอกจากนี้ยังมีข้อสรุปที่สามซึ่งจะกล่าวถึงวัตถุประสงค์ในภายหลัง ดูเหมือนไมโครแอสเซมบลี ซีเนอร์ไดโอด จำไม่ได้เลย มันถูกผลิตขึ้นเช่นเดียวกับไมโครเซอร์กิตทั่วไปในตัวเลือกแพ็คเกจต่างๆ ในขั้นต้น ตัวเลือกถูกสร้างขึ้นสำหรับบอร์ดที่มีรู (รูจริง) เท่านั้น ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี SMD ทำให้ TL431 เริ่ม "บรรจุ" ลงในแพ็คเกจที่ติดตั้งบนพื้นผิว ซึ่งรวมถึง SOT ยอดนิยมที่มีจำนวนพินต่างกัน จำนวนขาขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการคือ 3 บางกรณีมีหมุดเพิ่มเติม ขาส่วนเกินไม่ได้เชื่อมต่อที่ใดก็ได้หรือทำซ้ำ
คุณสมบัติหลักของ TL431
ลักษณะสำคัญซึ่งความรู้เพียงพอที่จะดำเนินการ 90+ เปอร์เซ็นต์ของงานที่เกิดขึ้นในการพัฒนาวงจรอิเล็กทรอนิกส์:
- ขีด จำกัด แรงดันเอาต์พุต - 2.5 ... 36 V (สิ่งนี้สามารถนำมาประกอบกับ minuses เนื่องจากหน่วยงานกำกับดูแลที่ทันสมัยมีขีด จำกัด ที่ต่ำกว่า 1.5 V);
- กระแสสูงสุดคือ 100 mA (มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับไดโอดซีเนอร์กำลังปานกลางดังนั้นคุณไม่ควรโอเวอร์โหลดไมโครเซอร์กิตไม่มีการป้องกัน)
- ความต้านทานภายใน (ความต้านทานของเครือข่ายสองขั้วที่เทียบเท่า) - ประมาณ 0.22 โอห์ม;
- ความต้านทานแบบไดนามิก - 0.2 ... 0.5 โอห์ม;
- ค่าหนังสือเดินทาง Uref = 2.495 V ความแม่นยำ - ขึ้นอยู่กับซีรี่ส์ตั้งแต่± 0.5% ถึง± 2%
- ช่วงอุณหภูมิการทำงานสำหรับ TL431С – 0…+70 °С สำหรับ TL431A – ลบ 40…+85 °С
คุณสมบัติอื่นๆ รวมถึงกราฟของการพึ่งพาพารามิเตอร์กับอุณหภูมิ สามารถพบได้ในแผ่นข้อมูล แต่ในกรณีส่วนใหญ่จะไม่จำเป็น
วัตถุประสงค์ของข้อสรุปและหลักการทำงาน
เมื่อวิเคราะห์โครงสร้างภายในของไมโครเซอร์กิต จะเห็นได้ชัดเจนว่าการเปรียบเทียบกับซีเนอร์ไดโอดนั้นค่อนข้างจะไร้เหตุผล
ที่สำคัญที่สุด โครงสร้างของ TL431 คล้ายกับตัวเปรียบเทียบ แรงดันอ้างอิง Vref 2.5 V ถูกนำไปใช้กับเอาต์พุตที่กลับด้านแรงดันไฟฟ้านี้มีความเสถียร ดังนั้นเอาต์พุตก็จะเสถียรเช่นกัน เอาต์พุตที่ไม่กลับด้านจะถูกนำออกมา หากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ไม่เกินแรงดันอ้างอิง เอาต์พุตตัวเปรียบเทียบ ศูนย์, ทรานซิสเตอร์ปิด, ไม่มีกระแสไหล. หากแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตโดยตรงเกิน 2.5 V ระดับบวกจะปรากฏขึ้นที่เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลทรานซิสเตอร์จะเปิดขึ้นและกระแสจะเริ่มไหลผ่าน กระแสนี้ถูก จำกัด ด้วยความต้านทานภายนอก ลักษณะการทำงานนี้คล้ายกับการพังทลายของหิมะถล่มของซีเนอร์ไดโอดเมื่อใช้แรงดันย้อนกลับ ไดโอดได้รับการออกแบบมาเพื่อป้องกันการเปิดสวิตช์ย้อนกลับของไมโครเซอร์กิต
สำคัญ! พินอ้างอิงแรงดันไฟต้องไม่ปล่อยทิ้งไว้โดยไม่ได้เชื่อมต่อและต้องใช้กระแสไฟขั้นต่ำ 4µA
อันที่จริงโครงการนี้มีเงื่อนไข - เหมาะสำหรับการอธิบายลักษณะของงานเท่านั้น ในความเป็นจริงทุกอย่างดำเนินการตามหลักการอื่น ดังนั้นภายในวงจร คุณไม่สามารถหาจุดที่มีแรงดันอ้างอิง 2.5 V.
ตัวอย่างวงจรสวิตชิ่ง
หนึ่งในตัวเลือกสำหรับวงจรสวิตชิ่ง TL431 คือตัวเปรียบเทียบทั่วไป คุณสามารถสร้างรีเลย์ธรณีประตูบางชนิดได้ เช่น รีเลย์ระดับ รีเลย์ไฟ ฯลฯ เฉพาะแหล่งจ่ายแรงดันอ้างอิงเท่านั้นที่มีในตัวและไม่สามารถปรับได้ ดังนั้น กระแสและแรงดันตกคร่อมผ่านเซ็นเซอร์จึงถูกควบคุม
ทันทีที่ 2.5 V ตกบนเซ็นเซอร์ ทรานซิสเตอร์เอาท์พุตของไมโครเซอร์กิตจะเปิดขึ้น กระแสไฟจะไหลผ่าน LED และไฟจะสว่างขึ้น แทนที่จะใช้ LED คุณสามารถใช้รีเลย์กำลังต่ำหรือสวิตช์ทรานซิสเตอร์ที่เปลี่ยนโหลดได้ ตัวต้านทาน R1 สามารถใช้ปรับระดับการทำงานของตัวเปรียบเทียบได้ R2 ทำหน้าที่เป็นบัลลาสต์และจำกัดกระแสผ่าน LED
แต่การรวมดังกล่าวไม่ได้ทำให้สามารถใช้คุณสมบัติทั้งหมดของ TL431 ได้ - ตัวเปรียบเทียบสามารถสร้างบนไมโครเซอร์กิตอื่นๆ ที่เหมาะสมกว่าสำหรับรีเลย์ดังกล่าวได้ชุดประกอบเดียวกันได้รับการออกแบบเพื่อวัตถุประสงค์อื่น
วงจรที่ง่ายที่สุดในการเปิด TL431 ในโหมดควบคุมคู่ขนานคือแหล่งจ่ายแรงดันอ้างอิง 2.5 V สำหรับสิ่งนี้ จำเป็นต้องใช้บัลลาสต์เท่านั้น ตัวต้านทานซึ่งจะจำกัดกระแสผ่านทรานซิสเตอร์เอาท์พุท
สำคัญ! ต่างจากวงจรสวิตชิ่งซีเนอร์ไดโอดแบบคลาสสิก คุณไม่ควรติดตั้งตัวเก็บประจุขนานกับเอาต์พุต สิ่งนี้สามารถนำไปสู่การสั่นของกาฝาก โดยทั่วไป ไม่จำเป็น เนื่องจากนักพัฒนาได้ดำเนินมาตรการเพื่อลดสัญญาณรบกวนเอาต์พุต แต่ด้วยเหตุนี้ ไมโครเซอร์กิตจึงไม่สามารถใช้เป็นพื้นฐานสำหรับเครื่องกำเนิดสัญญาณรบกวนได้ เช่นเดียวกับซีเนอร์ไดโอดทั่วไป
ความสามารถของไมโครเซอร์กิตอย่างเต็มที่ใช้ในวงจรป้อนกลับที่เกิดจากตัวต้านทาน R1 และ R2
เมื่อใช้พลังงาน แรงดันเอาต์พุตจะเพิ่มขึ้นและเสถียรภายในไม่กี่ไมโครวินาที (อัตราการหมุนไม่ได้มาตรฐาน) Ustab ถูกตั้งค่า ตัวแบ่งสามารถคำนวณได้โดยสูตร Ustab=2.495*(1+R2/R1) เมื่อทำการคำนวณ ต้องคำนึงว่าความต้านทานภายในที่มีการรวมดังกล่าวเพิ่มขึ้น (1 + R2 / R1) เท่า
คุณสามารถเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักของตัวกันโคลงได้แบบคลาสสิกโดยเปิดส่วนเสริม ทรานซิสเตอร์สองขั้ว.
สำคัญ! จำเป็นต้องรวมทรานซิสเตอร์ไว้ในวงจรป้อนกลับ
การรวมดังกล่าวจะแปลงวงจรเป็นตัวควบคุมแบบขนานโดยกำหนดให้แรงดันไฟฟ้าขาเข้าเกินแรงดันขาออก ประสิทธิภาพต้องไม่เกินอัตราส่วน Uout/Uin สิ่งนี้ทำให้พารามิเตอร์ของตัวกันโคลงแย่ลงดังนั้นจึงควรใช้ทรานซิสเตอร์แบบ field-effect ดีกว่าแรงดันไฟฟ้าตกที่น้อยกว่า
ที่นี่ประสิทธิภาพสูงขึ้นเนื่องจากความแตกต่างที่จำเป็นน้อยกว่าระหว่างแรงดันอินพุตและเอาต์พุต แต่จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานเพิ่มเติมสำหรับเกตทรานซิสเตอร์ - แรงดันจะต้องเกิน Vin
บน TL431 คุณสามารถประกอบโคลงปัจจุบันได้
กระแสในวงจรสะสมของทรานซิสเตอร์จะเท่ากับ Istab \u003d Vref / R1
หากวงจรเดียวกันรวมอยู่ในรูปแบบของเครือข่ายสองขั้ว จะได้รับตัวจำกัดกระแส
กระแสจะถูกจำกัดที่ Io=Vref/R1+Ika ต้องเลือกค่าของตัวต้านทานบัลลาสต์จากเงื่อนไข Rb=Uin(Io/hfe+Ika) โดยที่ hfe คืออัตราขยายของทรานซิสเตอร์ สามารถวัดได้ด้วยมัลติมิเตอร์ที่มีฟังก์ชันนี้
นักวิทยุสมัครเล่นใช้ไมโครวงจรในการรวมที่ไม่ได้มาตรฐาน TL431 มีแนวโน้มที่จะปลุกเร้าตัวเองซึ่งเป็นข้อเสีย แต่สิ่งนี้ทำให้สามารถใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าได้ ในการทำเช่นนี้จะมีการติดตั้งตัวเก็บประจุที่เอาต์พุต
อะไรคือสิ่งที่คล้ายคลึงกัน
ไมโครเซอร์กิตได้รับความนิยมอย่างสูงในโลกของมืออาชีพและผู้ชื่นชอบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้นจึงผลิตโดยผู้ผลิตหลายราย บริษัทที่มีชื่อเสียงระดับโลกอย่าง Texas Instruments (ในฐานะผู้พัฒนา), Motorola, Fairchild Semiconductor และบริษัทอื่นๆ ผลิตไมโครเซอร์กิตภายใต้ชื่อเดิม เป็นไปไม่ได้ที่จะไม่พูดถึงตัวกันโคลง TL430 ที่ออกก่อนหน้านี้ด้วย Vref = 2.75 V และกระแสไฟสูงสุดในการทำงานเพิ่มขึ้นหนึ่งเท่าครึ่ง แต่ไมโครเซอร์กิตนี้มีความต้องการน้อยกว่า และไม่สามารถอยู่ได้ถึงจุดเริ่มต้นของยุคของการติดตั้ง SMD
ผู้ผลิตรายอื่นผลิตตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าพร้อมดัชนีตัวอักษรอื่น ๆ แต่มีตัวเลข 431 ในชื่อเสมอ (ไม่เช่นนั้นผู้บริโภคจะไม่สนใจไมโครเซอร์กิตที่ไม่รู้จัก) ในตลาดคือ:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
และไมโครเซอร์กิตอื่นๆ ที่มีลักษณะคล้ายคลึงกันในการทำงาน แต่ผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิตที่รู้จักกันน้อยและไม่รู้จักไม่รับประกันการปฏิบัติตามพารามิเตอร์
มีอะนาล็อกในประเทศ - KR142EN19A ผลิตในแพ็คเกจ KT-26 (คล้ายกับทรานซิสเตอร์พลังงานต่ำ) มันคล้ายกับชิปดั้งเดิมอย่างสมบูรณ์ แต่คุณสมบัติบางอย่างแตกต่างกันเล็กน้อย ดังนั้น ความต้านทานภายในจะถูกทำให้เป็นมาตรฐานภายใน <0.5 โอห์ม
มูลค่าการกล่าวขวัญคือตัวควบคุม SG6105 PWM ประกอบด้วยตัวกันโคลงภายในสองตัว ซึ่งเหมือนกับ TL431 โดยสิ้นเชิง มีขั้วต่อแยกต่างหากและสามารถใช้เป็นแหล่งจ่ายแรงดันอ้างอิงได้
วิธีตรวจสอบประสิทธิภาพของชิป TL431
ไมโครเซอร์กิตมีโครงสร้างภายในที่ค่อนข้างซับซ้อน จึงไม่สามารถตรวจสอบได้โดยผู้ทดสอบเพียงคนเดียว ไม่ว่าในกรณีใด คุณจะต้องรวบรวมแผนการบางอย่าง หากมีแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุม จำเป็นต้องมีตัวต้านทานสามตัวและ LED
แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟต้องไม่เกิน 36 V. R1 ถูกเลือกเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าสูงสุดกระแสผ่าน LED ไม่เกิน 10-15 mA อัตราส่วนของ R1 และ R3 ควรเป็นเช่นนี้ที่แรงดันแหล่งจ่ายสูงสุด มากกว่า 2.5 V ตกบน R3 และควรมากกว่า 3 เมื่อแรงดันเอาต์พุตเพิ่มขึ้นจาก 0 V ถึงเกณฑ์บน R3 ไฟ LED จะกะพริบ ซึ่งหมายความว่าไมโครเซอร์กิตทำงาน คุณไม่สามารถติดตั้ง LED ได้ แต่เพียงวัดแรงดันไฟฟ้าที่แคโทด - ควรเปลี่ยนทันที
หากไม่มีแหล่งควบคุม แต่มีแหล่งจ่ายไฟที่มีแรงดันคงที่ คุณจะต้องใช้โพเทนชิออมิเตอร์แทน R3 เมื่อเครื่องยนต์หมุนทั้งสองทิศทาง ไฟ LED จะสว่างขึ้นและดับลง
ตลาดชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์มีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าในตัวที่หลากหลายมากแต่ขอบเขตนั้นกว้างขวางมาก ดังนั้นไมโครเซอร์กิตหลายประเภทจึงมีตลาดเฉพาะกลุ่ม รวมทั้ง TL431
บทความที่คล้ายกัน:
