Der integrierte Stabilisator TL431 wird üblicherweise in Netzteilen verwendet. Dennoch können Sie viele Einsatzbereiche dafür wählen. Wir werden in diesem Artikel einige dieser Schemata beschreiben und auch über nützliche und sprechen einfache Geräte, hergestellt mit dem TL431-Chip. Aber in diesem Fall muss man sich von dem Begriff „Mikroschaltung“ nicht einschüchtern lassen; er hat nur drei Ausgänge und ähnelt optisch einem einfachen TO90-Transistor mit geringer Leistung.

Was ist der TL431-Chip?

Zufälligerweise kennen alle Elektronikingenieure die magischen Zahlen TL431, analog zu 494. Was ist das?

Texas Instrument Company war der Ursprung der Halbleiterentwicklung. Bei der Herstellung elektronischer Komponenten standen sie schon immer an erster Stelle und blieben stets unter den Top Ten der Weltspitze. Der erste integrierte Schaltkreis wurde bereits 1958 von einem Mitarbeiter dieser Firma, Jack Kilby, entwickelt.

Heute produziert TI eine breite Palette von Mikroschaltungen, deren Namen mit den Buchstaben SN und TL beginnen. Hierbei handelt es sich jeweils um logische und analoge Mikroschaltungen, die für immer in die Geschichte des TI-Unternehmens eingegangen sind und immer noch weit verbreitet sind.

Zu den Favoriten in der Liste der „magischen“ Mikroschaltungen gehört höchstwahrscheinlich ein integrierter Stabilisator TL431. Im 3-Ausgangs-Paket dieser Mikroschaltung sind 10 Transistoren verbaut, deren Funktion mit einer einfachen Zenerdiode (Zenner-Diode) identisch ist.

Dank dieser Komplikation weist die Mikroschaltung jedoch eine erhöhte Kennliniensteilheit und eine höhere thermische Stabilität auf. Sein Hauptmerkmal besteht darin, dass mit Hilfe eines externen Teilers die Stabilisierungsspannung im Bereich von 2,6…32 Volt verändert werden kann. Im modernen TL431 hat das Analogon der unteren Schwelle 1,25 Volt.

Das Analogon TL431 wurde vom Ingenieur Barney Holland entwickelt, als er eine Stabilisatorschaltung einer anderen Firma kopierte. In unserem Land würde man „Rippen“ und nicht „Kopieren“ sagen. Und Holland hat sich eine Referenzspannungsquelle von der Originalschaltung ausgeliehen und auf dieser Basis einen separaten Stabilisatorchip entwickelt. Zuerst hieß es TL430 und nach einigen Modifikationen wurde es als TL431 bekannt.

Seitdem ist viel Zeit vergangen, aber heute gibt es kein einziges Netzteil für einen Computer, in dem es nicht installiert ist. Die Schaltung hat auch in fast allen Schaltnetzteilen mit geringer Leistung Anwendung gefunden. Eine dieser Quellen ist heute in jedem Haushalt vorhanden – es ist ein Ladegerät für Mobiltelefone. Um diese Langlebigkeit kann man nur beneiden.

Holland entwickelte auch die nicht weniger berühmte und immer noch gefragte Schaltung TL494. Das Zweifrequenz-PWM-Controller, auf deren Grundlage viele Arten von Netzteilen hergestellt werden. Daher gilt die Zahl 494 auch zu Recht als „magisch“. Aber schauen wir uns nun verschiedene Produkte an, die auf dem TL431 basieren.

Alarme und Indikatoren

Die analogen Schaltkreise TL431 können nicht nur bestimmungsgemäß als Zenerdioden in Netzteilen eingesetzt werden. Basierend auf diesem Chip ist es möglich, verschiedene akustische Alarme und Beleuchtungsanzeigen zu erstellen. Mit diesen Geräten können viele verschiedene Parameter überprüft werden.

Für den Anfang das hier Normalspannung. Wenn eine physikalische Größe mithilfe von Sensoren als Spannung dargestellt wird, können Sie Geräte erstellen, die beispielsweise Folgendes steuern:

• Luftfeuchtigkeit und Temperatur;
• Wasserstand im Tank;
• Gas- oder Flüssigkeitsdruck;
• Erleuchtung

Das Funktionsprinzip dieses Alarms basiert auf der Tatsache, dass, wenn die Spannung an der Steuerelektrode der Zenerdiode DA1 (Ausgang 1) weniger als 2,6 Volt beträgt, die Zenerdiode geschlossen ist und nur ein geringer Strom durch sie fließt, normalerweise nein mehr als 0,20...0,30 mA. Dieser Strom reicht jedoch aus, damit die HL1-Diode schwach leuchtet. Um dieses Phänomen zu verhindern, können Sie einen Widerstand mit einem Widerstand parallel zur Diode anschließen ca. 1…2 KOhm.

Beträgt die Spannung an der Steuerelektrode mehr als 2,6 Volt, öffnet die Zenerdiode und die Diode HL1 leuchtet. Die erforderliche Spannungsbegrenzung durch die Zenerdiode DA1 und Diode HL1 wird durch R3 erzeugt. Der höchste Strom der Zenerdiode beträgt 100 mA, während die HL1-Diode bei gleichem Parameter nur 22 mA hat. Aus dieser Bedingung kann der Widerstandswert des Widerstands R3 berechnet werden. Genauer gesagt wird der Widerstand anhand der folgenden Formel berechnet.

R3=(Upit – Uhl – Uda) / Ihl, wobei:

• Uda – Strom auf einem offenen Chip (normalerweise 2 Volt);
• Uhl – Gleichstromabfall über der Diode;
• Upit – Versorgungsstrom;
• Ihl – Diodenspannung (im Bereich 4...12 mA).

Sie müssen auch bedenken, dass die höchste Spannung für den TL431 nur 36 Volt beträgt. Dieser Parameter darf nicht überschritten werden.

Alarmstufe

Der Strom an der Steuerelektrode beim Einschalten der Diode HL1 (Uз) wird durch den Separator R1, R2 eingestellt. Die Eigenschaften des Abscheiders werden durch die Formel bestimmt:

R2=2,5×R1/(Uз – 2,5)

Um die Schaltschwelle möglichst genau einzustellen, können Sie den Widerstand R2 durch einen Trimmer ersetzen, dessen Anzeige 1,5-mal höher ist als die berechnete. Wenn die Abstimmung abgeschlossen ist, kann er durch einen Konstantwiderstand ersetzt werden, dessen Widerstandswert dem Widerstand des installierten Teils des Trimmers entsprechen sollte.

Wie überprüfe ich den Schaltkreis des TL431? Um mehrere Stromstärken zu überwachen, werden 3 dieser Alarme benötigt, von denen jeder auf eine bestimmte Spannung eingestellt ist. Auf diese Weise können Sie eine ganze Reihe von Skalen und Indikatoren erstellen.

Zur Stromversorgung des Anzeigekreises, der aus Widerstand R3 und Diode HL1 besteht, können Sie eine separate, auch unstabilisierte Stromquelle verwenden. In diesem Fall wird der gesteuerte Strom dem oberen Ausgang des Widerstands R1 im Stromkreis zugeführt, der vom Widerstand R3 getrennt werden muss. Mit dieser Verbindung kann der Strom gesteuert werden im Bereich von 3 bis mehreren zehn Volt.

Der Unterschied zwischen dieser Schaltung und der vorherigen besteht darin, dass die Diode anders angeschlossen ist. Diese Verbindung wird als invers bezeichnet, da die Diode nur dann einschaltet, wenn der Stromkreis geschlossen ist. Wenn der gesteuerte Strom den durch den Separator R1, R2 vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, ist der Stromkreis offen und der Strom fließt durch den Widerstand R3 und die Ausgänge 3 - 2 der Mikroschaltung.

Im Diagramm sinkt die Spannung in diesem Fall auf 2 Volt, was nicht ausreicht, um die LED einzuschalten. Um sicherzustellen, dass die Diode nicht durchschaltet, sind zwei Dioden in Reihe mit ihr eingebaut.

Wenn der gesteuerte Strom geringer ist als der vom Trenner R1 eingestellte Strom, wird der Stromkreis R2 geschlossen, der Strom an seinem Ausgang wird deutlich größer als 2 Volt sein, weil Die Diode HL1 schaltet sich ein.

Wenn Sie nur die Stromänderung überwachen müssen, kann die Anzeige gemäß dem Diagramm erfolgen.

Dieser Indikator verwendet eine zweifarbige HL1-Diode. Wenn der überwachte Strom den eingestellten Wert überschreitet, schaltet sich die rote Diode ein, und wenn der Strom niedriger ist, schaltet sich die grüne Diode ein. Liegt die Spannung in der Nähe dieser Schwelle, erlöschen beide LEDs, da die Umschaltstellung der Zenerdiode eine gewisse Steigung aufweist.

Wenn Sie eine Änderung einer physikalischen Größe verfolgen müssen, wird R2 durch einen Sensor ersetzt, der den Widerstand unter dem Einfluss ändert Umfeld.

Herkömmlicherweise enthält das Diagramm mehrere Sensoren gleichzeitig. Wenn es sich um einen Fototransistor handelt, gibt es ein Fotorelais. Solange genügend Licht vorhanden ist, ist der Fototransistor geöffnet und sein Widerstand niedrig. Daher ist der Strom am Steuerausgang DA1 unter Schwelle, dadurch leuchtet die Diode nicht.

Mit abnehmendem Licht erhöht sich der Widerstand des Fototransistors, was zu einem Anstieg der Spannung am Steuerausgang DA1 führt. Wenn diese Spannung größer als der Schwellenwert (2,5 Volt) ist, öffnet die Zenerdiode und die Diode leuchtet.

Wenn Sie anstelle eines Fototransistors einen Thermistor an den Eingang einer Mikroschaltung, beispielsweise der MMT-Serie, anschließen, erscheint eine Temperaturanzeige: Wenn die Temperatur sinkt, schaltet sich die Diode ein.

In jedem Fall wird die Ansprechschwelle über den Widerstand R1 eingestellt.

Zusätzlich zu den beschriebenen Leuchtanzeigen kann auf Basis des TL431 ein Analogon hergestellt werden Tonanzeige. Um beispielsweise Wasser in einem Bad zu kontrollieren, wird ein Sensor aus zwei Edelstahlplatten, die im Abstand von einigen Millimetern voneinander angeordnet sind, an den Stromkreis angeschlossen.

Wenn Wasser den Sensor erreicht, verringert sich sein Widerstand und die Mikroschaltung wechselt mit Hilfe von R1, R2 in den linearen Modus. Es findet also eine automatische Generierung statt bei der Resonanzfrequenz NA1, in diesem Fall ertönt ein Piepton.

Zusammenfassend möchte ich sagen, dass das Haupteinsatzgebiet des TL434-Chips natürlich Netzteile sind. Aber wie Sie sehen, beschränken sich die Fähigkeiten der Mikroschaltung keineswegs nur auf diese Funktion, und viele Geräte können zusammengebaut werden.

Nikolay Petrushov

TL431, was ist das für ein „Biest“?

Reis. 1 TL431.

TL431 wurde Ende der 70er Jahre entwickelt und wird immer noch häufig in der Industrie und bei Amateurfunkaktivitäten eingesetzt.
Doch trotz seines fortgeschrittenen Alters sind nicht alle Funkamateure mit diesem wunderbaren Gehäuse und seinen Fähigkeiten bestens vertraut.
In diesem Artikel werde ich versuchen, Funkamateure mit dieser Mikroschaltung vertraut zu machen.

Schauen wir uns zunächst an, was sich darin befindet, und wenden wir uns der Dokumentation des Mikroschaltkreises zu, dem „Datenblatt“ (die Analoga dieses Mikroschaltkreises sind übrigens KA431 und unsere Mikroschaltkreise KR142EN19A, K1156ER5x).
Und darin befinden sich etwa ein Dutzend Transistoren und nur drei Ausgänge. Was ist das also?

Reis. 2 Gerät TL431.

Es stellt sich heraus, dass alles sehr einfach ist. Im Inneren befindet sich ein herkömmlicher Operationsverstärker (Dreieck im Blockschaltbild) mit einem Ausgangstransistor und einer Referenzspannungsquelle.
Nur spielt diese Schaltung hier eine etwas andere Rolle, nämlich die Rolle einer Zenerdiode. Sie wird auch „gesteuerte Zenerdiode“ genannt.
Wie funktioniert er?
Schauen wir uns das TL431-Blockdiagramm in Abbildung 2 an. Aus dem Diagramm können Sie ersehen, dass der Operationsverstärker über eine (sehr stabile) eingebaute 2,5-Volt-Referenzspannungsquelle (kleines Quadrat) verfügt, die mit dem inversen Eingang verbunden ist, einem direkten Eingang ( R), einen Transistor am Ausgang des Operationsverstärkers, einen Kollektor (K) und einen Emitter (A), die mit den Stromversorgungsanschlüssen des Verstärkers und einer Schutzdiode gegen Verpolung kombiniert sind. Maximaler Strom Die Belastung dieses Transistors beträgt bis zu 100 mA, die maximale Spannung beträgt bis zu 36 Volt.

Reis. 3 Pinbelegung TL431.

Schauen wir uns nun am Beispiel einer einfachen Schaltung in Abbildung 4 an, wie das Ganze funktioniert.
Wir wissen bereits, dass sich im Inneren des Chips eine eingebaute Referenzspannungsquelle befindet – 2,5 Volt. In den ersten Versionen von Mikroschaltungen, die TL430 genannt wurden, betrug die Spannung der eingebauten Quelle 3 Volt, in späteren Versionen erreicht sie 1,5 Volt.
Dies bedeutet, dass zum Öffnen des Ausgangstransistors der Eingang (R) erforderlich ist. Operationsverstärker Legen Sie dann eine Spannung an, die etwas höher als die Referenzspannung von 2,5 Volt ist (das Präfix „leicht“ kann weggelassen werden, da die Differenz mehrere Millivolt beträgt und wir in Zukunft davon ausgehen, dass am Eingang eine Spannung angelegt werden muss, die der Referenzspannung entspricht). Am Ausgang des Operationsverstärkers erscheint eine Spannung und der Ausgangstransistor öffnet.
Einfach ausgedrückt ist TL431 so etwas wie Feldeffekttransistor(oder einfach ein Transistor), der öffnet, wenn an seinen Eingang eine Spannung von 2,5 Volt (oder mehr) angelegt wird. Die Öffnungs-Schließschwelle des Ausgangstransistors ist hier aufgrund des Vorhandenseins einer eingebauten stabilen Referenzspannungsquelle sehr stabil.

Reis. 4 Schaltplan für TL431.

Aus dem Diagramm (Abb. 4) ist ersichtlich, dass an den R-Eingang der TL431-Mikroschaltung ein Spannungsteiler bestehend aus den Widerständen R2 und R3 angeschlossen ist, der Widerstand R1 begrenzt den LED-Strom.
Da die Teilerwiderstände gleich sind (die Versorgungsspannung wird halbiert), öffnet der Ausgangstransistor des Verstärkers (TL-ki), wenn die Versorgungsspannung 5 Volt oder mehr beträgt (5/2 = 2,5). In diesem Fall werden dem R-Eingang vom Teiler R2-R3 2,5 Volt zugeführt.
Das heißt, unsere LED leuchtet auf (der Ausgangstransistor öffnet sich), wenn die Spannung der Stromquelle 5 Volt oder mehr beträgt. Sie erlischt entsprechend, wenn die Quellenspannung weniger als 5 Volt beträgt.
Wenn Sie den Widerstand des Widerstands R3 im Teilerarm erhöhen, muss die Spannung der Stromversorgung auf mehr als 5 Volt erhöht werden, damit die Spannung am Eingang R der Mikroschaltung vom Teiler R2-R3 gespeist wird erreicht wieder 2,5 Volt und der Ausgangstransistor TL öffnet -ki.

Es stellt sich heraus, dass, wenn dieser Spannungsteiler (R2-R3) mit dem Ausgang des Netzteils und die Kathode des TL-ki mit der Basis oder dem Gate des Steuertransistors des Netzteils verbunden ist, die Arme gewechselt werden des Teilers, beispielsweise durch Ändern des Wertes von R3, ist es möglich, die Ausgangsspannung dieses Netzteils zu ändern, da sich gleichzeitig auch die TL-Stabilisierungsspannung (Öffnungsspannung des Ausgangstransistors) ändert - das Das heißt, wir erhalten eine gesteuerte Zenerdiode.
Oder wenn Sie einen Teiler auswählen, ohne ihn in Zukunft zu ändern, können Sie die Ausgangsspannung des Netzteils strikt auf einen bestimmten Wert festlegen.

Abschluss;- Wenn die Mikroschaltung als Zenerdiode verwendet wird (ihr Hauptzweck), können wir durch Auswahl der Widerstände des Teilers R2-R3 eine Zenerdiode mit jeder Stabilisierungsspannung im Bereich von 2,5 bis 36 Volt herstellen (maximale Begrenzung gemäß das „Datenblatt“).
Eine Stabilisierungsspannung von 2,5 Volt erhält man ohne Teiler, wenn man den Eingang des TL mit seiner Kathode verbindet, also die Pins 1 und 3 kurzschließt.

Dann tauchen weitere Fragen auf. Ist es beispielsweise möglich, den TL431 durch einen normalen Operationsverstärker zu ersetzen?
- Dies ist nur möglich, wenn Sie es entwerfen möchten. Sie müssen jedoch Ihre eigene 2,5-Volt-Referenzspannungsquelle zusammenbauen und den Operationsverstärker getrennt vom Ausgangstransistor mit Strom versorgen, da dessen Stromverbrauch den Aktuator öffnen kann. In diesem Fall können Sie die Referenzspannung beliebig festlegen (nicht unbedingt 2,5 Volt). Anschließend müssen Sie den Widerstand des in Verbindung mit dem TL431 verwendeten Teilers neu berechnen, sodass bei einer bestimmten Ausgangsspannung des Netzteils Die am Eingang der Mikroschaltung angelegte Spannung entspricht der Referenz.

Noch eine Frage: Ist es möglich, den TL431 als normalen Komparator zu verwenden und darauf beispielsweise einen Thermostat oder etwas Ähnliches aufzubauen?

Es ist möglich, aber da er sich von einem herkömmlichen Komparator durch das Vorhandensein einer eingebauten Referenzspannungsquelle unterscheidet, wird die Schaltung viel einfacher sein. Zum Beispiel dies;

Reis. 5 Thermostat auf TL431.

Hier ist der Thermistor (Thermistor) ein Temperatursensor, und er verringert seinen Widerstand, wenn die Temperatur steigt, d. h. hat einen negativen TCR (Temperature Coefficient of Resistance). Thermistoren mit positivem TCS, d.h. Deren Widerstand mit steigender Temperatur zunimmt, nennt man Posistoren.
Wenn bei diesem Thermostat die Temperatur einen festgelegten Wert überschreitet (geregelt durch einen variablen Widerstand), wird ein Relais oder ein Aktuator aktiviert und schaltet mit seinen Kontakten die Last (Heizelemente) aus oder schaltet je nach Bedarf beispielsweise die Lüfter ein die Aufgabe.
Diese Schaltung hat eine kleine Hysterese, und um sie zu erhöhen, muss zwischen den Pins 1-3 ein OOS eingefügt werden, beispielsweise ein Trimmwiderstand von 1,0 - 0,5 mOhm, dessen Wert je nach erforderlicher Hysterese experimentell ausgewählt werden muss.
Wenn es erforderlich ist, dass der Aktuator bei sinkender Temperatur arbeitet, müssen der Sensor und die Regler ausgetauscht werden, d. h. der Thermistor muss in den oberen Arm und ein variabler Widerstand mit einem Widerstand in den unteren Arm eingebaut werden.
Abschließend können Sie leicht verstehen, wie die Mikroschaltung TL431 in der Schaltung einer leistungsstarken Stromversorgung für einen Transceiver funktioniert, die in Abbildung 6 dargestellt ist, und welche Rolle die Widerstände R8 und R9 hier spielen und wie sie ausgewählt werden.

Reis. 6 Kraftvoller Block Stromversorgung 13 Volt, 22 Ampere.

TL 431 ist ein programmierbarer Shunt-Spannungsregler. Obwohl dieser integrierte Schaltkreis bereits Ende der 70er Jahre hergestellt wurde, verliert er seine Marktposition immer noch nicht und erfreut sich bei Funkamateuren großer Beliebtheit große Hersteller elektrische Ausrüstung. Die Platine dieses programmierbaren Stabilisators enthält einen Fotowiderstand, einen Widerstandsmesssensor und einen Thermistor. TL 431 wird häufig in einer Vielzahl von Elektrogeräten, Haushalts- und Industriegeräten eingesetzt. Am häufigsten findet man diese integrierte Zenerdiode in Netzteilen für Computer, Fernseher, Drucker und Ladegeräte Lithium-Ionen-Batterien Telefone.

TL 431 integrierte Zenerdiode

Hauptmerkmale der programmierbaren Spannungsreferenz TL 431

• ​ Die Nennbetriebsspannung am Ausgang beträgt 2,5 bis 36 V;
• Ausgangsstrom bis 100 mA;
• Leistung 0,2 Watt;
• Reichweite Betriebstemperatur für TL 431C von 0° bis 70°;
• Der Betriebstemperaturbereich für TL 431A liegt zwischen -40° und +85°.

Die Genauigkeit des integrierten Schaltkreises TL 431 wird durch den sechsten Buchstaben in der Bezeichnung angezeigt:

• Genauigkeit ohne Buchstaben – 2 %;
• Buchstabe A – 1 %;
• Buchstabe B – 0,5 %.

Seine weit verbreitete Verwendung ist auf den niedrigen Preis, den universellen Formfaktor, die Zuverlässigkeit und die gute Beständigkeit gegen aggressive Faktoren zurückzuführen. Außenumgebung. Zu beachten ist aber auch die Genauigkeit dieses Spannungsreglers. Dies ermöglichte es ihm, eine Nische im Bereich mikroelektronischer Geräte zu besetzen.

Der Hauptzweck des TL 431 besteht darin, die Referenzspannung im Stromkreis zu stabilisieren. Vorausgesetzt, dass die Spannung am Quelleneingang unter der Nennreferenzspannung liegt, wird der Transistor im programmierbaren Modul geschlossen und der zwischen Kathode und Anode fließende Strom wird 1 mA nicht überschreiten. Wenn die Ausgangsspannung den programmierten Wert überschreitet, öffnet sich der Transistor und elektrischer Strom kann ungehindert von der Kathode zur Anode gelangen.

Schaltplan TL 431

Abhängig von der Betriebsspannung des Geräts besteht die Anschlussschaltung aus einem einstufigen Konverter und Expander (für 2,48-V-Geräte) oder einem Modulator mit kleiner Kapazität (für 3,3-V-Geräte). Und auch, um das Risiko zu reduzieren Kurzschluss Im Stromkreis ist eine Sicherung eingebaut, meist hinter der Zenerdiode. Die physische Verbindung wird durch den Formfaktor des Geräts, in dem sich die TL 431-Schaltung befindet, sowie durch die Umgebungsbedingungen (hauptsächlich Temperatur) beeinflusst.

Stabilisator basierend auf TL 431

Der einfachste Stabilisator auf Basis des TL 431 ist ein parametrischer Stabilisator. Dazu müssen Sie zwei Widerstände R 1, R 2 in den Stromkreis einbinden, über die Sie die Ausgangsspannung für TL 431 nach der Formel einstellen können: U out = Vref (1 + R 1/ R 2). Wie aus der Formel hier ersichtlich ist, ist die Ausgangsspannung direkt proportional zum Verhältnis von R 1 zu R 2. Die integrierte Schaltung hält die Spannung auf 2,5 V. Für den Widerstand R 1 berechnet sich der Ausgangswert wie folgt: R 1 = R 2 (U out / Vref – 1).

Diese Reglerschaltung wird typischerweise in Fest- oder Festnetzen verwendet einstellbare Spannung. Solche Spannungsstabilisatoren des TL 431 finden sich in Druckern, Plottern und Industrienetzteilen. Wenn die Spannung für feste Stromversorgungen berechnet werden muss, verwenden wir die Formel Vo = (1 + R 1/ R 2) Vref.

Zeitrelais

Die Präzisionseigenschaften des TL 431 ermöglichen eine zweckentfremdete Verwendung. Aufgrund der Tatsache, dass der Eingangsstrom davon einstellbarer Stabilisator liegt zwischen 2 und 4 µA. Mit dieser Mikroschaltung können Sie dann ein temporäres Relais zusammenbauen. Die Rolle eines Timers übernimmt darin R1, der sich nach dem Öffnen der Kontakte S 1 C 1 allmählich aufzuladen beginnt. Wenn die Spannung am Ausgang des Stabilisators 2,5 V erreicht, ist der Transistor DA1 geöffnet und der Strom beginnt durch die LEDs des Optokopplers PC 817 fließen und der offene Fotowiderstand schließt den Stromkreis.

Thermostabilisator auf Basis TL 431

Die technischen Eigenschaften von TL 431 ermöglichen die Herstellung darauf basierender thermisch stabiler Stromstabilisatoren. Da der Widerstand R2 als Rückkopplungsshunt fungiert, wird an ihm ständig ein Wert von 2,5 V aufrechterhalten. Daraus ergibt sich der Wert des Laststroms nach der Formel In = 2,5/R2.

Pinbelegung und Funktionsprüfung von TL 431

Der Formfaktor des TL 431 und seine Pinbelegung hängen vom Hersteller ab. Es gibt Optionen in alten TO-92- und neuen SOT-23-Gehäusen. Vergessen Sie nicht das inländische Analogon: KR142EN19A ist ebenfalls auf dem Markt weit verbreitet. In den meisten Fällen wird die Pinbelegung direkt auf die Platine aufgebracht. Dies tun jedoch nicht alle Hersteller, und in einigen Fällen müssen Sie im Datenblatt eines bestimmten Geräts nach Informationen zu Pins suchen.

TL 431 ist ein integrierter Schaltkreis und besteht aus 10 Transistoren. Aus diesem Grund ist eine Überprüfung mit einem Multimeter nicht möglich. Um die Funktionsfähigkeit des TL 431-Chips zu überprüfen, müssen Sie eine Testschaltung verwenden. Natürlich macht die Suche nach einem durchgebrannten Element oft keinen Sinn und es ist einfacher, den gesamten Stromkreis auszutauschen.

Berechnungsprogramme für TL 431

Es gibt viele Seiten im Internet, auf denen Sie Rechnerprogramme herunterladen können, um Spannungs- und Stromparameter zu berechnen. Sie können die Arten von Widerständen, Kondensatoren, Mikroschaltungen und anderen angeben Komponenten planen. TL 431-Rechner sind auch online verfügbar Sie sind in ihrer Funktionalität den installierten Programmen unterlegen, aber wenn Sie nur die Ein-/Ausgabe- und Maximalwerte der Schaltung benötigen, werden sie diese Aufgabe bewältigen.

In diesem Artikel erfahren Sie, wie der integrierte Spannungsregler TL431 funktioniert verstellbare Blöcke Ernährung.

Technisch TL431 ein sogenannter programmierbarer Shunt-Regler, in einfachen Worten es kann definiert werden als einstellbare Zenerdiode. Schauen wir uns die Spezifikationen und Anwendungshinweise an.

Die Zenerdiode TL431 hat folgende Hauptfunktionen:

• Die Ausgangsspannung ist bis zu 36 Volt einstellbar oder programmierbar
• Niedrige Ausgangsimpedanz ca. 0,2 Ohm
• Durchsatz bis 100 mA
• Im Gegensatz zu herkömmlichen Zener-Dioden ist die Rauscherzeugung beim TL431 vernachlässigbar.
• Schnelles Umschalten.

Allgemeine Beschreibung von TL431

TL431 ist ein einstellbarer oder programmierbarer Spannungsregler.
Die erforderliche Ausgangsspannung kann über nur zwei externe Spannungsteiler eingestellt werden, die an den REF-Pin angeschlossen werden.

Das Diagramm unten zeigt das Innere Strukturschema Gerät sowie PIN-Code-Bezeichnung.

TL431-Pinbelegung

Anschlussplan für Zenerdiode TL431

Sehen wir uns nun an, wie dieses Gerät verwendet werden kann praktische Schemata. Das folgende Diagramm zeigt, wie der TL431 als normaler Spannungsregler verwendet werden kann:

Die obige Abbildung zeigt, wie Sie mit nur ein paar Widerständen und einem TL431 einen Regler erstellen können, der im Bereich von 2,5 bis 36 Volt arbeitet. R1 ist ein variabler Widerstand, der zur Regelung der Ausgangsspannung verwendet wird.

Die folgende Formel gilt für die Berechnung des Widerstandswerts von Widerständen, wenn wir eine feste Spannung erhalten möchten.

Vo = (1 + R1/R2)Vref

Wenn Sie Stabilisatoren der Serie 78xx (7805,7808,7812..) und TL431 zusammen verwenden, können Sie das folgende Schema verwenden:

Die Kathode des TL431 ist mit dem gemeinsamen Pin 78xx verbunden. Der Ausgang des 78xx ist mit einem der Widerstandsspannungsteilerpunkte verbunden, der die Ausgangsspannung bestimmt.

Die oben genannten Schaltungen mit dem TL431 sind auf einen Ausgangsstrom von maximal 100 mA begrenzt.

Um einen höheren Ausgangsstrom zu erzielen, kann die folgende Schaltung verwendet werden.

In der obigen Schaltung ähneln die meisten Komponenten dem oben genannten herkömmlichen Regler, außer dass hier die Kathode über einen Widerstand mit dem Pluspol verbunden ist und die Basis des Puffertransistors mit ihrem Verbindungspunkt verbunden ist. Der Ausgangsstrom des Reglers hängt von der Leistung dieses Transistors ab.

Bewerbungen für TL431

Die oben genannten Anwendungen des TL431 können überall dort eingesetzt werden, wo präzise Ausgangsspannungs- oder Referenzspannungseinstellungen erforderlich sind. Es wird derzeit häufig verwendet gepulste Quellen Netzteil, um eine genaue Referenzspannung zu erzeugen.

(Downloads: 846)

Es gibt viele berühmte, ikonische, innovative und gleichzeitig einfache Designs Integrierte Schaltkreise, die die Erwartungen ihrer Schöpfer übertrafen, wurden populär und beeinflussten sogar irgendwie die Entwicklung der Elektronik. Einer von ihnen – Gesteuerte Zenerdiode TL431. Der 1978 hergestellte TL431-Chip wird immer noch häufig in vielen professionellen und Amateurprojekten verwendet.

Leistungsmerkmale tl431

Um sich ein Bild vom Design des tl431 zu machen, müssen Sie das Datenblatt des Geräts oder die Beschreibung der Mikroschaltung auf Russisch studieren, die im Internet zu finden ist.

Oft wird das TL431-System in Form eines Komparators oder eines bestimmten Transistors mit einer Referenzspannung von 2,5 V und einer Sättigungsspannung von etwa 2 V dargestellt. Der Transistor öffnet, wenn die Spannung zwischen der Anode (Anode) und dem Eingangsanschluss (Referenz) ansteigt 2,5 V erreicht, beginnt der Strom von der Anode zur Kathode zu fließen. Liegt die Spannung unter dem Öffnungswert, wird der Transistor ausgeschaltet. Die Interpretation der TL-Schaltung in Form eines solchen Transistors erleichtert das Verständnis ihrer Funktionsweise.

Tatsächlich handelt es sich um einen integrierten Schaltkreis mit einer erweiterten internen Struktur, die aus mehreren Transistoren, Widerständen und Kondensatoren besteht.

Das Datenblatt stellt verschiedene Systemparameter dar. Die wichtigsten Leistungsmerkmale sind:

1. Maximale Kathodenspannung – 36 V;
2. Die Quelle ist sehr stabil, mit einer Temperaturdrift von normalerweise etwa 3–7 mV;
3. Der Eingangsstrom (Ref) beträgt 1–5 µA;
4. Als Mindestwert des Kathodenstroms wird 1 mA empfohlen, als Höchstwert – 100mA.

Vorteiletl431:

• einstellbare Spannung;
• verbraucht wenig Energie;
• schützt den Akku vor Tiefentladung;
• kann als einstellbare Z-Diode und als gesteuerter Verstärker verwendet werden;
• hat nur drei Kontakte;
• niedrige Kosten.

Die Pinbelegung der Mikroschaltung ist herstellerabhängig und kann variieren. Wenn Funkamateure TL431 von einer Platine ablöten, ist die Pinbelegung darauf sichtbar.

Die Pinbelegung des tl431 mit mehreren Versionen ist in der Abbildung dargestellt.

Schaltplan

Beim tl431 richtet sich der Anschlussplan nach dem Verwendungszweck des Gerätes. Seine einfachste Anwendung – Stabilisierung der Spannung auf einen bestimmten Wert.

An den tl431-Eingang ist ein Spannungsteiler angeschlossen, der aus einem Paar Widerständen besteht. Unter Berücksichtigung der technischen Daten der Mikroschaltung kann der erforderliche Widerstand berechnet werden.

Nehmen wir an, Sie benötigen 5 V am Ausgang. Die Berechnungen erfolgen nach der Formel:

Vout = (1 + R1/R2) x Vref.

Die vollständige Formel lautet wie folgt:

Vout = (1 + R1/R2) x Vref + (Iref x R1), aber der zweite Teil der Gleichung kann ignoriert werden, da es sich um einen sehr kleinen Wert handelt, obwohl dies von der verwendeten Schaltung abhängt.

1. 5 V = (1 + R1/R2) x 2,5;
2. R1/R2 = 1.

Da das Widerstandsverhältnis 1 beträgt, müssen zwei Widerstände mit demselben Widerstandswert verwendet werden.

Zweites Beispiel für 2,75V Ausgangsspannung:

1. 2,75 V = (1 + R1/R2) x 2,5;
2. R1/R2 = 0,1.

Nimmt man beispielsweise einen Widerstand mit einem Widerstandswert von 1 kOhm, dann den anderen – sollte 10 kOhm betragen.

Dadurch wird die Referenzspannung auf 2,5 V gehalten; durch die Wahl unterschiedlicher Teilerwiderstände kann ein Spannungssollwertstabilisator geschaffen werden.

Wichtig! Wenn eine Stabilisierung der 2,5-V-Spannung erforderlich ist, wird der Teiler nicht verwendet und der Eingangspin von tl431 mit der Kathode verbunden.

Die Mikroschaltung tl431 wird auch als Stromstabilisator verwendet. Hier wird die Formel verwendet, um den Widerstand bei der gewünschten Stromstärke zu berechnen:

R2 = Vref/Io, wobei:

• R2 – Widerstand,
• Io – gewünschter Strom.

Da die Spannung Vref = 2,5 V ist, gilt R2 = 2,5/Io. In diesem Fall über den Widerstand R2 Rückkopplung um den Eingangsspannungspegel Vref aufrechtzuerhalten.

Schaltungen mit Sensoren

In vielen Schaltkreisen ist es notwendig, Parameter mithilfe verschiedener Sensoren (Fotowiderstände, Thermistoren) zu überwachen. Allgemeines Schema Es ergibt sich ein ähnliches Ergebnis wie beim Teiler, mit der Ausnahme, dass einer der Widerstände ausgetauscht wird. An seiner Stelle wird beispielsweise ein Thermistor eingebaut und die TL431-Kathode mit der Relaisspule verbunden. Der Temperaturwert wird über ein Potentiometer eingestellt. Wenn die Temperatur die Betriebsgrenze überschreitet, ändert sich das Widerstandsverhältnis, die Spannung am Steuerkontakt tl431 überschreitet den Öffnungspegel, Strom wird zur Relaisspule geleitet, die Schließerkontakte im Lastkreis hat.

Ladegerät

Für Ladegeräte Es ist wichtig, die Ladestrom- und Spannungsparameter zu begrenzen, um eine Beschädigung der Batterien zu vermeiden. Eine solche Schaltung lässt sich leicht mit einem integrierten Schaltkreis realisierentl431 und andere Elemente:

1. Wenn die Ausgangsspannung 4,2 V nicht erreicht hat, erfolgt die Regelung Ladestrom erfolgt über Transistoren und Widerstände;
2. Sobald der Wert 4,2 V erreicht, wird die Ausgangsspannung des Speichers von tl431 gesteuert, so dass sie nicht weiter ansteigt.

Überprüfung des Chips

Funkamateure fragen sich, wie man TL431 mit einem Multimeter überprüft? Ein einfacher Test einer Mikroschaltung ist unmöglich, da sie viele Elemente enthält. Es gibt jedoch eine Möglichkeit, die Funktionalität des Geräts zu überprüfen, indem man eine spezielle Schaltung aus Widerständen, einem Knopf und der TL-Schaltung selbst zusammenstellt. Der Anschluss eines Multimeters an den Ausgang des Stromkreises hilft nun dabei, die Gebrauchstauglichkeit des TL431 zu bestimmen.