Khi thiết kế mạch điện tử thường cần có bộ điều chỉnh điện áp công suất thấp hoặc nguồn điện áp chuẩn. Một số điện áp cố định được đóng lại bằng bộ ổn định tích hợp không được điều chỉnh. Có thể điều chỉnh xây dựng trên chip LM317, nhưng nó có một số sai sót cố hữu nhất định và chức năng thường không cần thiết. Trong nhiều trường hợp, chip TL431 sẽ giải quyết được vấn đề, cho phép bạn có được nguồn điện áp ổn định công suất thấp có thể điều chỉnh từ 2,5 đến 36 V.
Nội dung
Chip TL431 là gì
Loại vi mạch này, được phát triển vào những năm 70 của thế kỷ 20, thường được gọi là “điốt zener có thể điều chỉnh”, và được chỉ định trên sơ đồ là điốt zener với hai kết luận cổ điển - một cực dương và một cực âm. Ngoài ra còn có một kết luận thứ ba, mục đích của nó sẽ được thảo luận ở phần sau. Trông giống như một tổ hợp vi mô điốt zener không nhớ gì cả. Nó được sản xuất, giống như một vi mạch thông thường, trong một số tùy chọn gói. Ban đầu, các tùy chọn chỉ được thực hiện cho bo mạch có lỗ (lỗ thực), với sự phát triển của công nghệ SMD, TL431 bắt đầu được “đóng gói” thành các gói gắn trên bề mặt, bao gồm cả các SOT phổ biến với số lượng chân cắm khác nhau. Số lượng chân tối thiểu cần thiết để hoạt động là 3. Một số trường hợp chứa nhiều chân hơn. Các chân thừa hoặc không được kết nối ở bất kỳ đâu hoặc bị trùng lặp.
Các tính năng chính của TL431
Các đặc điểm chính, kiến thức đủ để thực hiện hơn 90% các nhiệm vụ nảy sinh trong quá trình phát triển mạch điện tử:
- giới hạn điện áp đầu ra - 2,5 ... 36 V (điều này có thể là do các điểm tối thiểu, vì các bộ điều chỉnh hiện đại có giới hạn thấp hơn là 1,5 V);
- dòng điện cao nhất là 100 mA (nó nhỏ, có thể so sánh với một diode zener công suất trung bình, vì vậy bạn không nên làm quá tải vi mạch, nó không có bảo vệ);
- nội trở (trở kháng của mạng hai đầu cuối tương đương) - khoảng 0,22 Ohm;
- kháng động - 0,2 ... 0,5 Ohm;
- giá trị hộ chiếu Uref = 2.495 V, độ chính xác - tùy thuộc vào sê-ri, từ ± 0,5% đến ± 2%;
- phạm vi nhiệt độ hoạt động cho TL431С - 0… + 70 ° С, cho TL431A - âm 40… + 85 ° С.
Các đặc điểm khác, bao gồm đồ thị về sự phụ thuộc của các thông số vào nhiệt độ, có thể được tìm thấy trong biểu dữ liệu. Nhưng trong hầu hết các trường hợp, chúng sẽ không cần thiết.
Mục đích kết luận và nguyên tắc hoạt động
Khi phân tích cấu trúc bên trong của vi mạch, rõ ràng là việc so sánh với diode zener là khá tùy tiện.
Trên hết, cấu trúc của TL431 giống như một bộ so sánh. Điện áp tham chiếu Vref 2,5 V được áp dụng cho đầu ra đảo ngược.Điện áp này được ổn định, vì vậy đầu ra cũng sẽ ổn định. Đầu ra không đảo ngược được đưa ra ngoài. Nếu điện áp đặt vào nó không vượt quá điện áp chuẩn, đầu ra so sánh số không, bóng bán dẫn được đóng lại, không có dòng điện chạy qua. Nếu điện áp ở đầu vào trực tiếp vượt quá 2,5 V, thì mức tích cực xuất hiện ở đầu ra của bộ khuếch đại vi sai, bóng bán dẫn mở ra và dòng điện bắt đầu chạy qua nó. Dòng điện này bị giới hạn bởi điện trở bên ngoài. Hành vi này giống như sự cố tuyết lở của một diode zener khi đặt một điện áp ngược vào nó. Diode được thiết kế để bảo vệ chống lại việc bật ngược của vi mạch.
Quan trọng! Không được để chân tham chiếu điện áp không được kết nối và yêu cầu dòng điện tối thiểu là 4µA.
Trên thực tế, sơ đồ này là có điều kiện - nó chỉ phù hợp để giải thích bản chất của công việc. Trong thực tế, mọi thứ được thực hiện theo các nguyên tắc khác. Vì vậy, bên trong mạch, bạn không thể tìm thấy một điểm có điện áp tham chiếu là 2,5 V.
Ví dụ về chuyển mạch
Một trong những lựa chọn cho mạch chuyển đổi TL431 là một bộ so sánh thông thường. Bạn có thể xây dựng một số loại rơ le ngưỡng trên đó - ví dụ: rơ le mức, rơ le chiếu sáng, v.v. Chỉ có nguồn điện áp tham chiếu được tích hợp sẵn và không thể điều chỉnh, do đó, dòng điện và điện áp giảm qua cảm biến được điều chỉnh.
Ngay sau khi 2,5 V giảm trên cảm biến, bóng bán dẫn đầu ra của vi mạch sẽ mở ra, dòng điện chạy qua đèn LED và nó sáng lên. Thay vì đèn LED, bạn có thể sử dụng rơ le công suất thấp hoặc công tắc bóng bán dẫn để chuyển tải. Điện trở R1 có thể được sử dụng để điều chỉnh mức độ hoạt động của bộ so sánh. R2 đóng vai trò chấn lưu và hạn chế dòng điện qua LED.
Nhưng việc đưa vào như vậy không làm cho nó có thể sử dụng tất cả các tính năng của TL431 - bộ so sánh có thể được xây dựng trên bất kỳ vi mạch nào khác phù hợp hơn với các rơ le như vậy.Việc lắp ráp tương tự được thiết kế cho các mục đích khác.
Mạch đơn giản nhất để chuyển đổi trên TL431 ở chế độ điều chỉnh song song là nguồn điện áp tham chiếu 2,5 V. Đối với điều này, chỉ cần một chấn lưu điện trở, điều này sẽ hạn chế dòng điện qua bóng bán dẫn đầu ra.
Quan trọng! Không giống như mạch chuyển mạch diode zener cổ điển, bạn không nên lắp tụ điện song song với đầu ra. Điều này có thể dẫn đến dao động ký sinh. Nói chung, nó là không cần thiết, vì các nhà phát triển đã thực hiện các biện pháp để giảm tiếng ồn đầu ra. Nhưng vì điều này, vi mạch không thể được sử dụng làm cơ sở cho bộ tạo tiếng ồn, giống như một diode zener thông thường.
Đầy đủ hơn các khả năng của vi mạch được sử dụng trong một mạch phản hồi được tạo thành bởi các điện trở R1 và R2.
Khi có nguồn, điện áp đầu ra sẽ tăng và ổn định trong vòng vài micro giây (tốc độ quay không được chuẩn hóa). Ustab đã được thiết lập dải phân cách, nó có thể được tính bằng công thức Ustab = 2.495 * (1 + R2 / R1). Khi tính toán, phải lưu ý rằng điện trở bên trong với sự bao gồm như vậy tăng lên (1 + R2 / R1) lần.
Bạn có thể tăng khả năng chịu tải của bộ ổn định theo cách cổ điển bằng cách bật thêm bóng bán dẫn lưỡng cực.
Quan trọng! Các bóng bán dẫn nhất thiết phải được bao gồm trong mạch vòng phản hồi.
Việc bao gồm như vậy chuyển mạch thành một bộ điều chỉnh song song, yêu cầu điện áp đầu vào vượt quá điện áp đầu ra. Hiệu quả của nó không thể vượt quá tỷ lệ Uout / Uin. Điều này làm xấu các thông số của bộ ổn định, vì vậy tốt hơn là sử dụng một bóng bán dẫn hiệu ứng trường, điện áp rơi trên nó sẽ ít hơn.
Ở đây, hiệu suất cao hơn do chênh lệch yêu cầu nhỏ hơn giữa điện áp đầu vào và đầu ra, nhưng cần có thêm nguồn điện cho cổng bóng bán dẫn - điện áp của nó phải vượt quá Vin.
Trên TL431, bạn có thể lắp ráp bộ ổn định dòng điện.
Dòng điện trong mạch thu của bóng bán dẫn sẽ bằng Istab \ u003d Vref / R1.
Nếu mạch tương tự được bao gồm dưới dạng mạng hai đầu cuối, thì sẽ thu được một bộ hạn chế dòng điện.
Dòng điện sẽ được giới hạn ở Io = Vref / R1 + Ika. Giá trị của điện trở chấn lưu phải được chọn từ các điều kiện Rb = Uin (Io / hfe + Ika), trong đó hfe là độ lợi của bóng bán dẫn. Nó có thể được đo bằng đồng hồ vạn năng có chức năng này.
Đài nghiệp dư sử dụng microcircuits trong các tạp chất không theo tiêu chuẩn. TL431 có xu hướng tự kích thích, đó là một nhược điểm. Nhưng điều này làm cho nó có thể sử dụng nó như máy phát điện được điều khiển bằng điện áp. Để làm điều này, một tụ điện được lắp đặt ở đầu ra.
Các chất tương tự là gì
Vi mạch có một sự phổ biến cao trong thế giới của các chuyên gia và những người đam mê điện tử. Do đó, nó được rất nhiều hãng sản xuất. Các công ty nổi tiếng thế giới Texas Instruments (với tư cách là nhà phát triển), Motorola, Fairchild Semiconductor và những công ty khác sản xuất vi mạch theo tên ban đầu. Không thể không kể đến bộ ổn định TL430 đã ra mắt trước đó, với Vref = 2,75 V và dòng hoạt động tối đa tăng gấp rưỡi. Nhưng vi mạch này ít được yêu cầu hơn và không tồn tại đến đầu kỷ nguyên lắp SMD.
Các nhà sản xuất khác sản xuất một bộ điều chỉnh điện áp với các chỉ số chữ cái khác, nhưng họ luôn có số 431 trong tên của họ (nếu không người tiêu dùng đơn giản sẽ không chú ý đến vi mạch không xác định). Trên thị trường là:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
và các vi mạch khác có chức năng tương tự. Nhưng sản phẩm của các nhà sản xuất ít tên tuổi, không rõ nguồn gốc xuất xứ không đảm bảo đúng thông số.
Có một chất tương tự trong nước - KR142EN19A, được sản xuất trong gói KT-26 (tương tự như bóng bán dẫn công suất thấp). Nó hoàn toàn giống với chip gốc, nhưng một số đặc điểm hơi khác một chút. Vì vậy, điện trở bên trong được chuẩn hóa trong khoảng <0,5 Ohm.
Đáng nói là bộ điều khiển PWM SG6105. Nó chứa hai bộ ổn định bên trong, hoàn toàn giống với TL431. Chúng có các đầu cuối riêng biệt và có thể được sử dụng làm nguồn điện áp tham chiếu.
Cách kiểm tra hiệu suất của chip TL431
Vi mạch có cấu trúc bên trong khá phức tạp nên không thể kiểm tra bằng một người thử nghiệm. Trong mọi trường hợp, bạn sẽ phải thu thập một số loại kế hoạch. Nếu có nguồn điện được điều chỉnh, thì cần có ba điện trở và một đèn LED.
Điện áp của nguồn điện phải không quá 36 V. Chọn R1 sao cho ở hiệu điện thế cực đại, dòng điện qua đèn LED không vượt quá 10-15 mA. Tỷ lệ của R1 và R3 phải sao cho ở điện áp nguồn lớn nhất, trên R3 lớn hơn 2,5 V và tốt hơn là hơn 3. Khi điện áp đầu ra tăng từ 0 V đến ngưỡng trên R3, đèn LED sẽ nhấp nháy, có nghĩa là vi mạch đang hoạt động. Bạn không thể lắp đặt đèn LED mà chỉ cần đo điện áp ở cực âm - nó sẽ thay đổi đột ngột.
Nếu không có nguồn điều chỉnh, nhưng có một nguồn điện với hiệu điện thế không đổi, bạn sẽ phải sử dụng một chiết áp thay vì R3. Khi động cơ quay theo cả hai hướng, đèn LED sẽ sáng và tắt.
Thị trường linh kiện điện tử cung cấp rất nhiều loại bộ điều chỉnh điện áp tích hợp.Tuy nhiên, phạm vi rất rộng, vì vậy nhiều loại vi mạch có vị trí thích hợp trên thị trường. Kể cả TL431.
Các bài tương tự:
