TL 431 стабилитрон, схемы включения, характеристики регулятор
TL 431 это программируемый шунтирующий регулятор напряжения. Хотя, эта интегральная схема начала выпускаться в конце 70-х она до сих пор не сдаёт своих позиций на рынке и пользуется популярностью среди радиолюбителей и крупных производителей электротехнического оборудования. На плате этого программируемого стабилизатора находится фоторезистор, датчик измерения сопротивления и терморезистор. TL 431 повсеместно используются в самых разных электрических приборах бытовой и производственной техники. Чаще всего этот интегральный стабилитрон можно встретить в блоках питания компьютеров, телевизоров, принтеров и зарядок для литий-ионных аккумуляторов телефонов.
TL 431 интегральный стабилитрон
Основные характеристики программируемого источника опорного напряжения TL 431
- Номинальное рабочее напряжение на выходе от 2,5 до 36 В;
- Ток на выходе до 100 мА;
- Мощность 0,2 Ватт;
- Диапазон рабочей температуры для TL 431C от 0° до 70°;
- Диапазон рабочей температуры для TL 431A от -40° до +85°.
Точность интегральной схемы TL 431 указывается шестой буквой в обозначении:
- Точность без буквы – 2%;
- Буква А – 1%;
- Буква В – 0, 5%.
Столь широкое его применения обусловлено низкой ценой, универсальным форм-фактором, надёжностью, и хорошей устойчивостью к агрессивным факторам внешней среды. Но также следует отметить точность работы данного регулятора напряжения. Это позволило ему занять нишу в устройствах микроэлектроники.
Основное предназначение TL 431 стабилизировать опорное напряжение в цепи. При условии, когда напряжение на входе источника ниже номинального опорного напряжения, в программируемом модуле транзистор будет закрыт и проходящий между катодом и анодом ток не будет превышать 1 мА. В случае, когда выходное напряжение станет превышать запрограммированный уровень, транзистор будет открыт и электрический ток сможет свободно проходит от катода к аноду.
Схема включения TL 431
В зависимости от рабочего напряжения устройства схема подключения будет состоять из одноступенчатого преобразователя и расширителя (для устройств 2,48 В.) или модулятора небольшой ёмкости (для устройств 3.3 В). А также чтобы снизить риск короткого замыкания, в схему устанавливается предохранитель, как правило, за стабилитроном. На физическое подключение оказывает влияние форм-фактор устройства, в котором будет находиться схема TL 431, и условия окружающей среды (в основном температура).
Стабилизатор на основе TL 431
Простейшим стабилизатором на основе TL 431 является параметрический стабилизатор. Для этого в схему нужно включить два резистора R 1, R 2 через которые можно задавать выходное напряжение для TL 431 по формуле: U вых= Vref (1 + R 1/ R 2). Как видно из формулы здесь напряжение на выходе будет прямо пропорционально отношению R 1 к R 2. Интегральная схема будет держать напряжение на уровне 2,5 В. Для резистора R 1 выходное значение рассчитывается так: R 1= R 2 (U вых/ Vref – 1).
Эта схема стабилизатора, как правило, используется в блоках питания с фиксированным или регулируемым напряжением. Такие стабилизаторы напряжения на TL 431 можно обнаружить в принтерах, плоттерах, и промышленных блоках питания. Если необходимо высчитать напряжение для фиксированных источников питания, то используем формулу Vo = (1 + R 1/ R 2) Vref.
Временное реле
Прецизионные характеристики TL 431 позволяют использовать его не совсем по «прямому» назначению. Из-за того, что входной ток этого регулируемого стабилизатора составляет от 2 до 4 мкА, то используя данную микросхему можно собрать временное реле. Роль таймера в нём будет исполнять R1 который начнёт постепенно заряжаться после размыкания контактов S 1 C 1. Когда напряжение на выходе стабилизатора достигнет 2,5 В, транзистор DA1 будет открыт, через светодиоды оптопары PC 817 начёт проходить ток, а открытый фоторезистор замкнёт цепь.
Термостабильный стабилизатор на основе TL 431
Технические характеристики TL 431 позволяют создавать на его основе термостабильные стабилизаторы тока. В которых резистор R2 выполняет роль шунта обратной связи, на нём постоянно поддерживается значение 2,5 В. В результате значение тока на нагрузке будет рассчитываться по формуле Iн=2,5/R2.
Цоколёвка и проверка исправности TL 431
Форм-фактор TL 431 и его цоколёвка будет зависеть от производителя. Встречаются варианты в старых корпусах TO -92 и новых SOT-23. Не стоит забывать про отечественный аналог: КР142ЕН19А тоже широко распространённый на рынке. В большинстве случаев цоколёвка нанесена непосредственно на плату. Однако не все производители так поступают, и в некоторых случаях вам придётся искать информацию по пинам в техпаспорте того или иного устройства.
TL 431 является интегральной схемой и состоит из 10 транзисторов. Из-за этого проверить её мультиметром невозможно. Для проверки исправности микросхемы TL 431 нужно использовать тестовую схему. Конечно, часто нет смысла искать перегоревший элемент и проще заменить схему целиком.
Программы расчёта для TL 431
В интернете существует множество сайтов, где вы сможете скачать программы-калькуляторы для расчёта параметров напряжения и силы тока. В них можно указывать типы резисторов, конденсаторов, микросхем и прочих составных частей схемы. TL 431 калькуляторы также бывают онлайн, они по функционалу проигрывают устанавливаемым программам, но если вам нужно исключительно входные/выходные и максимальные значения схемы, то они справятся с этой задачей.
instrument.guruРасчёт стабилизатора на tl431
С помощью программы Regulator design v1.2 (калькулятор для стабилизаторов типа LM317, L200, TL431, M5237, 78xx -серии) можно рассчитать значение сопротивления делителя для получения требуемого напряжения стабилизации.
Для этого заполняем необходимые окна программы:
Тип рабочей микросхемы.
Необходимое напряжение на выходе стабилизатора.
Значение сопротивление R1.
Нажимаем кнопку “calculate’.
Описание
TL431 – datasheet на русском. TL431 представляет собой регулируемый стабилизатор напряжения параллельного типа (интегральный аналог стабилитрона) и предназначен для использования в качестве ИОН и регулируемого стабилитрона с гарантированной термостабильностью по сравнению с применяемым коммерческим температурным диапазоном.
Выходное напряжение может быть установлено на любом уровне от 2,495 V (VREF) до 36 V, для этого применяются два внешних резистора, которые являются делителем напряжения.
Этот стабилизатор имеет широкий диапазон рабочих токов от 1,0 мА до 100 мА с динамическим сопротивлением 0,22 Ом. Активные выходные элементы TL431 обеспечивают резкие характеристики включения, благодаря чему эта микросхема работает лучше обычных стабилитронов во многих схемах.
Погрешность опорного напряжения ± 0,4% (TL431B) позволяет отказаться от использования переменного резистора, что экономит затраты и уменьшает проблемы дрейфа и надежности.
Особенности TL431
- Программируемое выходное напряжение до 36 V
- Точность опорного напряжения: ±0.4%, Typ @ 25°C (TL431B)
- Низкое динамическое выходное сопротивление, 0.22 Ом
- Рабочий ток от 1,0 мА до 100 мА
- Эквивалентный температурный коэффициент 50 ppm/°C
- Термостабильность во всем диапазоне рабочих температур
- Низкий выходной шум
- Без содержания свинца
Электрические характеристики TL431
- Входное (опорное) напряжение 2.495 V
- Рабочий ток от 1 мА до 100 мА
- Выходное напряжение от 2.495 до 36V
- Входной ток 1.8 µA
- Динамическое сопротивление 0,22 Ом
Цоколевка TL431
TL431 выпускается в нескольких корпусах
Схемы включения TL431
Напряжение на выходе этой схемы будет равно напряжению внутреннего ИОН TL431, то есть 2.5 V.
Схема ниже заменяет обычные стабилитроны с напряжением стабилизации от 2.5 до 36 вольт. Изменяя номиналы резисторов в делителе напряжения (R1, R2) можно менять выходное напряжение.
Рекомендованный максимальный ток для TL431 — 100 мА. Если нужен более мощный стабилитрон, можно использовать следующую схему. Максимальный ток будет зависеть от применяемого транзистора.
На рисунке ниже представлена схема компенсационного стабилизатора напряжения последовательного типа. По сравнению с предыдущей схемой, такой стабилизатор отличается меньшим входным сопротивлением, большим коэффициентом стабилизации, большим выходным током.
Одной из типовых схем включения TL431 является стабилизатор тока.
С помощью TL431 можно увеличить выходное напряжение стабилизатора 7805 и ему подобных.
На следующем рисунке изображена схема индикатора напряжения. Светодиод будет светиться, когда контролируемое напряжение находится между верхним (устанавливается R3,R4) и нижним уровнем (R1,R2).
Компаратор с температурно-компенсированным порогом.
Как работает TL431
Если управляющее напряжение превышает 2.5 вольта (внутренний источник опорного напряжения), выходной транзистор TL431 открывается, в результате чего между катодом и анодом TL431 протекает ток. Если управляющее напряжение меньше 2.5 вольт, то ток между катодом и анодом не протекает (вернее он очень маленький).
TL 431 это программируемый шунтирующий регулятор напряжения. Хотя, эта интегральная схема начала выпускаться в конце 70-х она до сих пор не сдаёт своих позиций на рынке и пользуется популярностью среди радиолюбителей и крупных производителей электротехнического оборудования. На плате этого программируемого стабилизатора находится фоторезистор, датчик измерения сопротивления и терморезистор. TL 431 повсеместно используются в самых разных электрических приборах бытовой и производственной техники. Чаще всего этот интегральный стабилитрон можно встретить в блоках питания компьютеров, телевизоров, принтеров и зарядок для литий-ионных аккумуляторов телефонов.
TL 431 интегральный стабилитрон
Основные характеристики программируемого источника опорного напряжения TL 431
- Номинальное рабочее напряжение на выходе от 2,5 до 36 В;
- Ток на выходе до 100 мА;
- Мощность 0,2 Ватт;
- Диапазон рабочей температуры для TL 431C от 0° до 70°;
- Диапазон рабочей температуры для TL 431A от -40° до +85°.
Точность интегральной схемы TL 431 указывается шестой буквой в обозначении:
- Точность без буквы – 2%;
- Буква А – 1%;
- Буква В – 0, 5%.
Столь широкое его применения обусловлено низкой ценой, универсальным форм-фактором, надёжностью, и хорошей устойчивостью к агрессивным факторам внешней среды. Но также следует отметить точность работы данного регулятора напряжения. Это позволило ему занять нишу в устройствах микроэлектроники.
Основное предназначение TL 431 стабилизировать опорное напряжение в цепи. При условии, когда напряжение на входе источника ниже номинального опорного напряжения, в программируемом модуле транзистор будет закрыт и проходящий между катодом и анодом ток не будет превышать 1 мА. В случае, когда выходное напряжение станет превышать запрограммированный уровень, транзистор будет открыт и электрический ток сможет свободно проходит от катода к аноду.
Схема включения TL 431
В зависимости от рабочего напряжения устройства схема подключения будет состоять из одноступенчатого преобразователя и расширителя (для устройств 2,48 В.) или модулятора небольшой ёмкости (для устройств 3.3 В). А также чтобы снизить риск короткого замыкания, в схему устанавливается предохранитель, как правило, за стабилитроном. На физическое подключение оказывает влияние форм-фактор устройства, в котором будет находиться схема TL 431, и условия окружающей среды (в основном температура).
Стабилизатор на основе TL 431
Простейшим стабилизатором на основе TL 431 является параметрический стабилизатор. Для этого в схему нужно включить два резистора R 1, R 2 через которые можно задавать выходное напряжение для TL 431 по формуле: U вых= Vref (1 + R 1/ R 2). Как видно из формулы здесь напряжение на выходе будет прямо пропорционально отношению R 1 к R 2. Интегральная схема будет держать напряжение на уровне 2,5 В. Для резистора R 1 выходное значение рассчитывается так: R 1= R 2 (U вых/ Vref – 1).
Эта схема стабилизатора, как правило, используется в блоках питания с фиксированным или регулируемым напряжением. Такие стабилизаторы напряжения на TL 431 можно обнаружить в принтерах, плоттерах, и промышленных блоках питания. Если необходимо высчитать напряжение для фиксированных источников питания, то используем формулу Vo = (1 + R 1/ R 2) Vref.
Временное реле
Прецизионные характеристики TL 431 позволяют использовать его не совсем по «прямому» назначению. Из-за того, что входной ток этого регулируемого стабилизатора составляет от 2 до 4 мкА, то используя данную микросхему можно собрать временное реле. Роль таймера в нём будет исполнять R1 который начнёт постепенно заряжаться после размыкания контактов S 1 C 1. Когда напряжение на выходе стабилизатора достигнет 2,5 В, транзистор DA1 будет открыт, через светодиоды оптопары PC 817 начёт проходить ток, а открытый фоторезистор замкнёт цепь.
Термостабильный стабилизатор на основе TL 431
Технические характеристики TL 431 позволяют создавать на его основе термостабильные стабилизаторы тока. В которых резистор R2 выполняет роль шунта обратной связи, на нём постоянно поддерживается значение 2,5 В. В результате значение тока на нагрузке будет рассчитываться по формуле Iн=2,5/R2.
Цоколёвка и проверка исправности TL 431
Форм-фактор TL 431 и его цоколёвка будет зависеть от производителя. Встречаются варианты в старых корпусах TO -92 и новых SOT-23. Не стоит забывать про отечественный аналог: КР142ЕН19А тоже широко распространённый на рынке. В большинстве случаев цоколёвка нанесена непосредственно на плату. Однако не все производители так поступают, и в некоторых случаях вам придётся искать информацию по пинам в техпаспорте того или иного устройства.
TL 431 является интегральной схемой и состоит из 10 транзисторов. Из-за этого проверить её мультиметром невозможно. Для проверки исправности микросхемы TL 431 нужно использовать тестовую схему. Конечно, часто нет смысла искать перегоревший элемент и проще заменить схему целиком.
Программы расчёта для TL 431
В интернете существует множество сайтов, где вы сможете скачать программы-калькуляторы для расчёта параметров напряжения и силы тока. В них можно указывать типы резисторов, конденсаторов, микросхем и прочих составных частей схемы. TL 431 калькуляторы также бывают онлайн, они по функционалу проигрывают устанавливаемым программам, но если вам нужно исключительно входные/выходные и максимальные значения схемы, то они справятся с этой задачей.
mytooling.ru
Как проверить источник опорного напряжения TL431
Добрый день, друзья!
Сегодня мы с вами познакомимся с еще одной «железкой», которая используется в компьютерной технике. Она применяется не так часто, как, скажем, транзистор или диод, но тоже достойна внимания.
Что это такое – источник опорного напряжения TL431?
В блоках питания персональных компьютеров можно встретить микросхему источника опорного напряжения (ИОН) TL431.
Можно рассматривать ее как регулируемый стабилитрон.
Но это именно микросхема, так как в ней помещено более десятка транзисторов, не считая других элементов.
Стабилитрон – это такая штуковина, которая поддерживает (стремится поддержать) постоянное напряжение на нагрузке. «А зачем это нужно?» – спросите вы.
Дело в том, что микросхемы, из которых состоит компьютер – и большие и малые – могут работать лишь в определенном (не очень большом) диапазоне питающих напряжений. При превышении диапазона весьма вероятен выход их из строя.
Поэтому в блоках питания (не только компьютерных) применяются схемы и компоненты для стабилизации напряжения.
При определенном диапазоне напряжений между анодом и катодом (и определенном диапазоне токов катода) микросхема обеспечивает на своем выходе ref опорное напряжение 2,5 В относительно анода.
Используя внешние цепи (резисторы) можно варьировать напряжение между анодом и катодом в достаточно широких пределах – от 2,5 до 36 В.
Таким образом, нам не нужно искать стабилитроны на определенное напряжение! Можно просто изменять номиналы резисторов и получить нужное нам уровень напряжения.
В компьютерных блоках питания существует источник дежурного напряжения + 5VSB.
Если вилка блока питания вставлена в сеть, оно присутствует на одном из контактов основного питающего разъема — даже если компьютер не включен.
При этом часть компонентов материнской платы компьютера находится под этим напряжением.
Именно с помощью него и происходит запуск основной части блока питания – сигналом с материнской платы. В формировании этого напряжения часто участвует и микросхема TL431.
При выходе ее из строя величина дежурного напряжения может отличаться — и довольно сильно — от номинальной величины.
Чем это может нам грозить?
Если напряжение +5VSB будет больше чем надо, компьютер может «зависать», так как часть микросхем материнской платы питается повышенным напряжением.
Иногда такое поведение компьютера вводит неопытного ремонтника в заблуждение. Ведь он измерил основные питающие напряжения блока питания +3,3 В, +5 В, +12 В – и увидел, что они находятся в пределах допуска.
Он начинает копать в другом месте и тратит массу времени на поиск неисправности. А надо было просто измерить и напряжение дежурного источника!
Напомним, что напряжение +5VSB должно находиться в пределах 5% допуска, т.е. лежать в диапазоне 4,75 – 5,25 В.
Если напряжение дежурного источника будет меньше необходимого, компьютер может вообще не запуститься.
Как проверить TL431?
«Прозвонить» эту микросхему как обычный стабилитрон нельзя.
Чтобы убедиться в ее исправности, нужно собрать небольшую схему для проверки.
При этом выходное напряжение в первом приближении описывается формулой
Vo = (1 + R2/R3) * Vref (см даташит*), где Vref — опорное напряжение, равное 2,5 В.
При замыкании кнопки S1 выходное напряжение будет иметь величину 2,5 В (опорное напряжение), при отпускании ее – величину 5 В.
Таким образом, нажимая и отжимая кнопку S1 и измеряя мультиметром сигнал на выходе схемы, можно убедиться в исправности (или неисправности) микросхемы.
Проверочную схему можно сделать в виде отдельного модуля, используя 16-контактный разъем для DIP-микросхемы с шагом выводов 2,5 мм. Питание и щупы тестера подключаются при этом к выходным клеммам модуля.
Для проверки микросхемы нужно вставить ее в разъем, понажимать кнопку и посмотреть на дисплей тестера.
Если микросхема не вставлена в разъем, выходное напряжение будет равным примерно 10 В.
Вот и все! Просто, не правда ли?
*Даташит – это справочные данные (data sheets) на электронные компоненты. Их можно найти поисковиком в Интернете.
С вами был Виктор Геронда. До встречи на блоге!
vsbot.ru
Стабилизаторы напряжения на интегральных микросхемах.Онлайн расчёт элементов регулируемых стабилизаторов.
И умыслил Фарадей явление электромагнитной индукции, провёл он опыт физический, да очертил схему трансформатора
досель невиданного. Ладно, с этим разобрались. «Стабилизатор напряжения — это электрическое (электронное) устройство, имеющее вход и выход по напряжению, предназначенное для поддержания выходного напряжения в узких пределах, при существенном изменении входного напряжения и выходного тока нагрузки» – учит нас википедия. Отлично сказано мужики, ни убавить, ни прибавить – для стабильной работы и сохранения высоких параметров большинства схем требуется постоянное, неподконтрольное никаким воздействиям напряжение питания. Ещё совсем недавно такие узлы строились на стабилитронах и транзисторах, однако с появлением специализированных микросхем, необходимость в самостоятельном конструировании подобных схем скоротечно отпочковалась, ввиду простоты реализации и высоких параметров стабилизаторов, выполненных на интегральных микросхемах. Существует два типа подобных микросхем – регулируемые стабилизаторы напряжения и стабилизаторы с фиксированным значением
выходного напряжения. Во втором случае схема стабилизатора приобретает неприлично примитивный вид, незаслуживающий какого-то серьёзного
обсуждения. Типовая схема включения большинства регулируемых микросхем приведена на Рис.1.
Формула для расчёта выходного напряжения имеет вид Vout = Vref * (1+R2/R1) + Iadj * R2 , Отдельные бойцы для снижения пульсаций рекомендуют ставить дополнительные электролиты параллельно резистору R2.
Оно, конечно, бойцы эти герои, но зачем же стулья ломать? Справочная таблица с основными техническими характеристиками наиболее часто используемых интегральных стабилизаторов с регулировкой выходного напряжения. Приведённая ниже таблица позволяет рассчитать номиналы резисторов делителя некоторых популярных типов микросхем регулируемых стабилизаторов, представленных разными производителями. ТАБЛИЦА РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ СТАБИЛИЗАТОРА Если не хотите, чтобы вдруг “раздался мощный пук” – послеживайте за полярностью включения конденсатора С2. Она должна совпадать с полярностью входного (выходного) напряжения. Отдельно хочу остановиться на МИКРОМОЩНЫХ СТАБИЛИЗАТОРАХ С МАЛЫМ СОБСТВЕННЫМ ПОТРЕБЛЕНИЕМ. Такого рода стабилизаторы окажутся совсем не лишними в хозяйстве, так как смогут обеспечить такой важнейший показатель радиоэлектронной аппаратуры с автономным питанием, как экономичность входящих в её состав узлов. Здесь выбор интегральных микросхем заметно беднее, а цены, как правило, заметно ощутимей, чем на аналоги со стандартным потреблением, поэтому начну я с простой, но проверенной временем схемы на дискретных элементах.
Чем хорош КТ315 в данном включении? Из относительно гуманных по цене интегральных стабилизаторов с малым собственным потреблением, могу порекомендовать LP2950, LP2951, LM2931, LM2936 и им подобные.
|
vpayaem.ru
