Guida dettagliata del regolatore di tensione TL431
2024-04-17 16130

TL431 è un chip integrato di riferimento di precisione a tre terminali con una buona stabilità della temperatura.A causa della sua alta precisione, una bassa corrente quiescente e rumore di uscita, è ampiamente utilizzato in una varietà di dispositivi elettronici, come il controllo automatico, la gestione dell'alimentazione e la conversione di potenza.Per aiutare tutti a avere una migliore comprensione di TL431, questo articolo ha compilato informazioni pertinenti su TL431.Vieni a dare un'occhiata.

TL431 è un regolatore di shunt di precisione regolabile da 2,50 V a 36 V prodotto congiuntamente da Texas Instruments Incorporated (TI) e Motorola incorporati negli Stati Uniti.Ha la capacità dell'uscita di corrente regolabile e funge da fonte di tensione di riferimento.La serie TL431 include TL431C, TL431AC, TL431I, TL431AI, TL431M, TL431Y, per un totale di sei modelli.Questi modelli condividono una identica struttura a circuito interno con solo piccole differenze negli indicatori tecnici.A causa della sua dimensione compatta, della tensione di riferimento regolabile di precisione e della grande corrente di uscita, il TL431 può essere utilizzato per progettare una varietà di regolatori.Le sue caratteristiche di prestazione includono una tensione di uscita continuamente regolabile fino a 36 V, un'ampia corrente di funzionamento varia da 0,1 mA a 100 mA, una tipica resistenza dinamica di 0,22 ohm e un basso rumore di uscita.Inoltre, ha una tensione di ingresso massima di 37 V, una corrente di funzionamento massima di 150 mA, una tensione di riferimento interna di 2,5 V e un intervallo di tensione di uscita da 2,5 V a 30 V.

L'accuratezza della tensione di riferimento del TL431 può raggiungere ± 2 percento o superiore, consentendole di fornire tensioni di uscita stabili e accurate su una vasta gamma di tensioni.

TL431 presenta una risposta dinamica rapida.Può regolare rapidamente la tensione di uscita in risposta alle variazioni del carico dell'alimentazione, garantendo un'uscita di alimentazione stabile.

Poiché il TL431 integra un amplificatore di errore e una fonte di tensione di riferimento, semplifica la progettazione del circuito, riduce le dimensioni del circuito e riduce i costi di alimentazione.

La tensione di uscita del TL431 può essere regolata utilizzando due resistori esterni, offrendo un intervallo di regolazione da 2,5 V a 36 V, adeguato per vari circuiti di alimentazione.

Le valutazioni di corrente, tensione e potenza di qualsiasi dispositivo indicano i suoi requisiti di alimentazione, vale a dire quanta corrente e tensione sono sufficienti per il suo funzionamento.La tabella seguente fornisce le valutazioni di corrente, potenza e tensione del TL431.

Per misurare se le prestazioni del TL431 sono buone, dobbiamo identificare i suoi pin come terminale di riferimento, anodo e catodo.Dopo aver confermato i pin, possiamo seguire i passaggi seguenti per misurare.Innanzitutto, regoliamo l'intervallo del multimetro al blocco RXLK, colleghiamo la penna nera all'anodo e la penna rossa al catodo.Ciò che viene misurato in questo momento è la resistenza in avanti del TL431.Successivamente, scambiamo i cavi di test, cioè la penna nera è collegata al catodo e la penna rossa è collegata all'anodo.Al momento, dovrebbe essere visualizzata una resistenza inversa infinita.Ciò significa che quando la corrente scorre dall'anodo al catodo, il TL431 può essere acceso normalmente;e quando la corrente scorre dal catodo all'anodo, il TL431 viene disattivato.Successivamente, manteniamo comunque l'intervallo multimetro nel blocco RXLK, colleghiamo la penna nera al terminale di riferimento e la penna rossa al catodo.Al momento, non dovrebbe esserci alcuna corrente che scorre attraverso di essa, cioè non vi è alcuna indicazione sul contatore.Quindi, quando tocchiamo la penna nera con una mano e l'anodo con l'altra mano, il puntatore dovrebbe oscillare in modo significativo.Quando questa situazione è soddisfatta, il perno toccato a mano è il terminale di riferimento.Il passaggio finale è quello di cortocircuire il terminale di riferimento e l'anodo, ovvero consentire alla corrente di fluire dal terminale di riferimento e dall'anodo contemporaneamente.In questo caso, se il cavo di prova nero è collegato al catodo e il cavo di prova rosso è collegato all'anodo, di solito ci sarà una caduta di tensione più piccola;Al contrario, se il cavo di prova nero è collegato all'anodo e il cavo di prova rosso è collegato al catodo, in genere ci sarà una caduta di tensione relativamente grande.Il principio di questa misurazione si basa sulle diverse gocce di tensione del TL431 durante la conduzione in avanti e inversa.

Monitor di tensione

Circuito di porco

Regolatore di shunt

Limitatore di corrente di precisione

Regolatore di shunt ad alta corrente

Convertitore PWM con riferimento

Regolatore della serie ad alta corrente di precisione

Il TL431 ha tre pin, che sono il terminale di riferimento, l'anodo e il catodo.Per distinguere questi tre pin, possiamo organizzarli da sinistra a destra con il logo che si rivolge a noi.In particolare, il terminale di riferimento è il pin utilizzato per inserire la tensione di riferimento;L'anodo è il pin attraverso il quale scorre la corrente;e il catodo è il pin da cui fluisce la corrente.In applicazioni pratiche, il catodo è generalmente collegato al polo positivo dell'alimentazione attraverso un resistore di limitazione della corrente, mentre l'anodo è collegato al polo negativo dell'alimentazione.Il suo diagramma dei pin è il seguente:

Pin 1 (Riferimento): questo pin imposta il punteggio di tensione del diodo Zener.

Pin 2 (anodo): anodo del diodo zener equivalente

Pin 3 (catodo): catodo del diodo zener equivalente

Il TL431 è un regolatore di shunt regolabile a tre terminali con eccellente stabilità.Viene spesso usato come riferimento di tensione regolabile.La sua struttura esterna è costituita da tre pin: catodo, anodo e tensione di riferimento.La struttura interna è come mostrato nella figura.Nella maggior parte delle applicazioni del TL431, l'anodo è generalmente collegato a terra e una parte della corrente del catodo scorre attraverso la sorgente di corrente speculare nell'angolo in basso a sinistra del diagramma a blocchi.La caduta di tensione generata da questa corrente sulla resistenza, più la caduta di tensione tra la base B e l'emettitore del transistor, costituiscono insieme la tensione di riferimento di 2,5 V.La struttura in fase intermedia del TL431 è equivalente a un circuito di amplificatore differenziale, mentre la sua fase di uscita adotta una struttura di Darlington.Pertanto, il TL431 non ha solo una funzione di riferimento di tensione integrata internamente, ma integra anche la funzione di un circuito di amplificatore operativo.

Secondo la sua funzione, il TL431 è costituito da una tensione di riferimento a 2,5 V internamente, un amplificatore operazionale differenziale e un transistor da collezione aperto.Di seguito è mostrato un diagramma semplificato del TL431.Quando la tensione sul pin di tensione di riferimento è inferiore alla tensione di riferimento interna di 2,5 V, l'amplificatore operazionale emette un livello basso, a quel tempo il triodo è nello stato OFF, nessuna corrente fluisce nel TL431 (ignorando la minuscola perditaattuale);E quando la tensione sul pin di tensione di riferimento è superiore alla tensione di riferimento interna, l'amplificatore operazionale emette un livello elevato, il triodo conduce e trae corrente dal catodo ed entra rapidamente nella regione di saturazione.Solo quando la tensione sul pin di tensione di riferimento è molto vicina alla tensione di riferimento, il triodo funzionerà nell'area di amplificazione, dal catodo per estrarre una corrente costante.L'analisi mostra che nella commutazione dell'alimentatore, la struttura originale che richiede una tensione di riferimento discreta e AMP per il feedback può essere ben sostituita da TL431.

Quando si utilizza il TL431, dovremmo prestare attenzione ai seguenti aspetti.

La corrente minima che scorre attraverso il TL431 deve essere mantenuta al di sopra di 1Ma, altrimenti, perderà le prestazioni di regolamentazione della tensione.Allo stesso tempo, la corrente massima non può superare 100 mA per evitare di danneggiare il TL431.

Poiché la tensione di riferimento interna VREF del TL431 è mantenuta dalla corrente del catodo e questa corrente deve essere superiore a una determinata soglia per garantire un funzionamento normale, durante l'applicazione è necessario pagare una particolare attenzione: quando il polo di uscita del TL431 è inStato di cut-off, il catodo deve ancora mantenere una corrente di detenzione superiore a 0,2 mA;Quando il polo di uscita è in saturazione, la tensione tra i poli deve essere almeno maggiore di 2,2 V per garantire che il TL431 possa funzionare normalmente.

Prendendo il pacchetto TO-92 comune come esempio, il massimo consumo di energia di TL431 è 0,7 W.In effetti, il consumo di energia P di TL431 nel circuito può essere calcolato dalla formula P = Vo*I, dove Vo è la tensione di uscita e i è la corrente tramite TL431.Pertanto, quando l'output non supera 5 V, il TL431 può produrre una corrente massima di 140 mA;Quando la tensione di uscita è 7V, può produrre solo una corrente di 10 mA a causa delle limitazioni del consumo di energia.In genere, il consumo di energia del TL431 varia da 0,5 W a 1,2 W.Quando funziona ad alta temperatura, ad alta tensione o condizioni di corrente elevata, dobbiamo prestare particolare attenzione alla ventilazione, alla dissipazione del calore e alla sicurezza del circuito complessivo per impedire il degrado delle prestazioni o i danni causati da un eccessivo consumo di energia.

Quando si selezionano i materiali e si dispongono, dovremmo dare priorità a resistori di precisione dello stesso tipo con coefficiente di temperatura ridotto, basso rumore e grande capacità di potenza per garantire stabilità e affidabilità.Secondo la formula VO = 2,5*(1+R1/R2), quando VO è massimo di 36 V, possiamo calcolare che il rapporto massimo da R1 a R2 è 13,4, cioè il valore massimo di R1 dovrebbe essere 13,4 voltequello di R2.Inoltre, a causa dell'elevato guadagno a circuito aperto e della velocità di risposta rapida di TL431, quando il punto di campionamento (ovvero il punto di connessione di R1 e R2) è lontano dai due poli, il circuito è soggetto a superamento di séeccitazione.Pertanto, durante la progettazione e l'utilizzo, dobbiamo prestare particolare attenzione alla posizione del punto di campionamento per evitare questa situazione.

Sì, è un diodo zener programmabile.La tensione di uscita varia da 2,5 volt a 36 volt.La tolleranza di tensione di uscita sarà ± 4 percento.La corrente di uscita o la corrente di lavandino varia da 1 mA a 100 mA.

Il TL431 è il riferimento di tensione di shunt standard originale.Il TLV431 è un'opzione di riferimento a tensione inferiore del TLV ma ha anche alcune specifiche diverse.

Il TL431 in una configurazione a circuito aperto viene spesso utilizzato come comparatore di tensione, monitor di sottotensione, monitor di sovratensione, rilevatore di tensione della finestra e molti altri tipi di usi.Il TL431 è un riferimento di tensione di shunt comunemente usato per queste applicazioni.

Quando il TL431 è danneggiato, se non vi è alcuna sostituzione dello stesso modello, può essere sostituito direttamente con KA431, μA431, LM431, YL431, S431, ecc. Le lettere di suffisso TL431 indicano il livello di prodotto e la gamma di temperature operative.

I dispositivi TL431 e TL432 sono regolatori di shunt regolabili a tre terminali, con specifica stabilità termica rispetto a gamme di temperatura automobilistica, commerciale e militare applicabili.La tensione di uscita può essere impostata su qualsiasi valore tra VREF (circa 2,5 V) e 36 V, con due resistori esterni.