Схемы на tl431 своими руками: Схемы на основе прецизионного стабилизатора TL431

Стабилизатор напряжения на TL431 — radiohlam.ru

Сегодня речь пойдёт о древней, но до сих пор широко используемой микросхеме TL431, которую иногда называют «интегральным» или «программируемым» стабилитроном. Собственно говоря, чаще всего она и используется как замена мощного стабилитрона для создания микромощных источников постоянного напряжения и тока. Ниже показано её обозначение и функциональная схема:

Как видите, схема TL431 достаточно простая и состоит из источника опорного напряжения, операционного усилителя и транзистора. Идея здесь в том, чтобы регулировать степень открытия выходного транзистора при помощи операционника (в зависимости от напряжения на неинвертирующем входе, в то время как на инвертирующий вход подключен высокостабильный источник опорного напряжения). Похожие идеи я уже описывал в статьях про применение операционных усилителей, только в данном случае всё реализовано в одном корпусе в виде интегральной микросхемы. Выпускается эта микруха в самых разных корпусах: TO-92, SOT-23, SOT-25, SOT-89 и других.

Основные характеристики:

• Опорное напряжение: 2,5 Вольта
• Максимальное входное напряжение: 36 Вольт
• Рабочий ток: 1..100 мА

Подробные характеристики можно найти в даташите, а мы переходим к сути вопроса, — как сделать на этой микросхеме стабилизатор напряжения.

Схема:

В этой схеме: I_н — ток нагрузки, I_к — ток коллектора выходного транзистора TL431, I_ref — входной ток встроенного в TL431 операционника, R₁, R₂ — сопротивления делителя напряжения, которым задаётся выходное напряжение. R — балластный резистор, на котором гасятся излишки напряжения, V_ref — опорное напряжение стабилизатора (входное напряжение микросхемы, которое внутри сравнивается со стабильным опорным напряжением).

Принцип действия: величина выходного напряжения зависит от падения напряжения на резисторе R, которое, в свою очередь, зависит от тока через этот резистор. Ток через резистор R складывается из тока нагрузки (I

н) и тока через выходной транзистор микрухи (I_к). Есть ещё ток делителя R₁R₂, но резисторы делителя подбираются таким образом, чтобы этим током можно было пренебречь. Если по какой-либо причине выходное напряжение увеличивается, то увеличивается и напряжение, подаваемое с делителя на вход TL431. В ответ на это микруха начинает сильнее открывать свой выходной транзистор, увеличивая ток I_к, а значит и суммарный ток через R. В результате падение напряжения на резисторе R увеличивается, а выходное напряжение — уменьшается. В случае уменьшения выходного напряжения меньше заданного всё происходит наоборот, — микруха прикрывает свой выходной транзистор, уменьшая суммарный ток через балластный резистор, а следовательно и падение напряжения на нём, в результате чего выходное напряжение увеличивается до заданного уровня.

Математически это описывается вот такой формулой: V_out=V_ref*(1+R₁/R₂)

Пара важных замечаний, про которые никто кроме родного даташита не пишет.

1. Для того, чтобы можно было не учитывать ток делителя — нужно чтобы он был значительно меньше суммы токов I_н и I_к. В то же время, чтобы выходное напряжение делителя не зависело от входного тока микросхемы через ногу V_ref — нужно, чтобы ток делителя был на пару порядков больше этого входного тока. Эти рамки определяют допустимый диапазон номиналов резисторов делителя.

Давайте попробуем эти номиналы прикинуть. Если ток нагрузки будет изменяться от нуля до максимума, то минимальный ток через резистор будет определяться минимальным током микрухи, то есть 1 мА. Максимальный входной ток I

ref = 2 мкА. Найти значение, которое во столько же раз меньше, чем I_к, во сколько раз I_к меньше чем I_ref можно из простого уравнения:

I_к / X = X / I_ref

X = √(I_к * I_ref) =√2000 = 44

Для ровного счёта возьмём значение 50 мкА. Это в 20 раз меньше минимального рабочего тока и чуть более чем в 20 раз больше входного тока микрухи. То есть, скажем, для выходного напряжения 5 Вольт сумма номиналов резисторов должна составлять порядка 100 кОм (обычно берут меньше, поскольку во-первых входной ток микрухи оказывает более сильное влияние на результат, а во-вторых минимальный рабочий ток обычно чуть больше — 4-5 мА).

2. Если вы попытаетесь запитать таким стабилизатором какой-нибудь ultra low power контроллер, то скорее всего по питанию у него будет висеть конденсатор 0,1 мкФ. Так вот, в даташите на TL431 есть график, показывающий области устойчивой работы микросхемы при различных емкостных нагрузках. И там пик неустойчивой работы приходится как раз на область в районе 0,1 мкФ. Этот график обязательно нужно учитывать, иначе микруха будет возбуждаться и ничего нормально работать не будет. Тут лучше как с классическими советсткими КРЕНками повесить на выходе два кондёра — керамику 0,01 мкФ + электролит 10 мкФ.

Ну и теперь самое интересное, — расчёты:

• Сопротивление балластного резистора R и максимальный ток нагрузи рассчитываются, исходя из следующей системы уравнений:
  (1) V_{in min} — V_out = (I_{к min} + I_{н max}) * R
  (2) V_{in max} — V_out = (I_{к max} + I_{н min}) * R
• Уравнение для расчёта резисторов делителя:
  (3) R₁/R₂ = V_out / 2,5 -1

Для примера, давайте посчитаем какой максимальный ток можно получить от стабилизатора на TL431 с входным напряжением 5-32 Вольта и выходным 3,3 Вольта. При этом будем считать, что минимальный ток нагрузки равен нулю. (Пример реальный, был один проект, в котором предлагалось контроллер запитать вот по такой схеме).

Для начала посчитаем резисторы делителя. Если аналогично расчётам выше считать, что ток делителя должен быть порядка 50 мкА, то получим желаемое суммарное сопротивление резисторов делителя в районе 66 кОм. При этом их соотношение, исходя из формулы 3 должно быть равно 3,3/2,5 — 1 = 0,32. Если взять R2 = 47 кОм, то для R1 получаем 15,04 кОм. То есть можно смело брать 15 и даже не проверять обратным расчётом, что там будет с точностью, настолько незначительно расчётное значение отличается от стандартного. Суммарное сопротивление при этом получается 62 кОм, что вполне нам подходит.

Теперь из формулы 2 посчитаем сопротивление R, с учётом того, что минимальный ток нагрузки у нас ноль, а максимальное входное напряжение 32 Вольта. Получается:
R = (32 — 3,3)/100 = 287 Ом. Возьмём ближайшее большее стандартное — 300 Ом (Меньше брать не стоит, поскольку в этом случае максимальный ток получится больше допустимого. Все резисторы нужно брать с точностью 1%).

Осталось из формулы 1 посчитать максимальный ток нагрузки:

Iн max = (5 — 3,3)*1000/300 — 1 = 4,6 мА

Ну и на последок, давайте попробуем прикинуть КПД такой схемы. КПД посчитаем при максимальном токе нагрузки для двух крайних точек входного напряжения. Полезную мощность, понятно, можно вычислить как произведение выходного напряжения на выходной ток, а общую можно найти как произведение входного напряжения на общий входной ток. При этом общий входной ток можно вычислить как (Uin — Uout)/R (у нас же весь ток через балластный резистор течёт).

Учитывая всё сказанное, получим:

— для минимального входного напряжения:

n = (R*U_out*I_{н max})/U_{in min}*(U_{in min} — U_out)

n = (300*3,3*4,6)/(5*(5-3,3)*1000) = 0,506

— для максимального входного напряжения:

n = (R*U_out*I_{н max})/U_{in max}*(U_{in max} — U_out)

n = (300*3,3*4,6)/(32*(32-3,3)*1000) = 0,005

Как видите, даже в лучшем случае мы получили КПД в районе 50%. Более того, на балластном резисторе в худшем случае нужно будет рассеивать (32 — 3,3)²/300 = 2,75 Вт тепла. Да, да, — ради жалких 4,5 мА полезного тока почти 3 Вт тепла.

Какой вывод мы должны из всего этого сделать? Вывод прост, — если вам нужна хоть сколько-нибудь значимая выходная мощность — гораздо эффективнее сделать push-pull и не заниматься ерундой. Благо dc/dc сейчас полно даже в совсем мелких корпусах, типа SOT-23. Учитывая замену 3-х ваттного резистора push-pull может даже и места меньше займёт.

P.S. А, да, чуть не забыл. Бывают же ещё схемы с умощнением TL-ки внешним транзистором. Ну, тут как бы всё просто — получится просто ещё более мощный кипятильник.

Tl431 Схемы Подключения – tokzamer.ru

К недостатку можно записать довольно большое падение напряжения а следовательно и мощности на транзисторе VT1. Принцип работы TL легко понять по структурной схеме: если напряжение на входе источника ниже опорного напряжения Vref, то и на выходе операционного усилителя низкое напряжение соответственно транзистор закрыт и ток от катода к аноду не протекает точнее он не превышает 1 мА.

Источник опорного напряжения TL431

Читайте также: Ремонт кабеля проводки

Самоделки, хобби, увлечения.

Выбранный вариант зависит от назначения устройства.

Теперь кратко назначение компонентов: Резистор R2 он является ограничителем тока базы транзистора vt1 можно использовать от до ом.

Чтобы стабилизировать токи на уровне единиц и десятков Ампер одним транзистором в компенсационном стабилизаторе не обойтись, нужен промежуточный усилительный каскад.

В первую очередь это просто электрическое напряжение. Когда вода достигнет датчика, его сопротивление уменьшается, а микросхема через резисторы R1 R2 входит в линейный режим.

Все особенности и типовые схемы включения указаны в datasheet на русском языке. При таком включении контролируемое напряжение может находиться в пределах от трех, до нескольких десятков вольт. Резистор R2 совместно с транзистором vt1 является своеобразным шунтом на котором с помощью обратной связи поддерживается напряжение 2,5 вольта.

Кому лень читать

В трехвыводном корпусе этой микросхемы спрятано 10 транзисторов, а функция, выполняемая ею, одинакова с обычным стабилитроном диод Зенера. В качестве излучателя можно применить излучатель ЗП А теперь перейдем к рассмотрению различных конструкций на базе микросхемы TL Силовые элементы с радиаторами, диодными мостами тоже там есть. Если такая мощность не нужна, можно сократить количество светодиодов до одного.

Для получения более высокого выходного тока может быть использована следующая схема. Рисунок 1. Основная область применения микросхемы TL, конечно же блоки питания.

Кому лень читать

Я не зря опять затронул эту тему ,это одна из самых массово выпускаемых интегральных микросхем.

Рисунок 5.

Улучшенная схема будет выглядеть так: Данная доработка позволяет значительно снизить пульсации тока и, следовательно, яркости светодиодов. Для стопроцентного предотвращения загорания светодиода в его цепь дополнительно включены 2 диода.

Datasheet на русском.. К примеру, если в качестве датчика применить фототранзистор , то в конечном итоге получится фотореле, реагирующее на степень освещенности. На данной микросхеме реализовано множество схем зарядных устройств для литиевых аккумуляторов. Быстрое переключение.

Схема, приведенная ниже, представляет собой мощный светильник на двух ваттных светодиодах и ваттном IRF в корпусе ТО см. В полной схеме включения к TL добавляются еще два резистора, но в этом случае можно получить произвольное выходное напряжение. Рисунок 5.

Простое зарядное устройство для литиевого аккумулятора. Но этого тока достаточно для очень слабого свечения светодиода HL1. Следующая формула справедлива для вычисления сопротивлений резисторов, в случае если мы хотим получить какое-то фиксированное напряжение. Но главный плюс схемы заключается в нормализации режима работы светодиодов и защита их от бросков напряжения во время включения.

Вместо заключения

Но у светодиода максимально допустимый ток составляет всего 20 мА. В данной схеме R3 рассчитывается точно также, как если бы использовался обычный стабилитрон, то есть зависит от выходного напряжения, диапазона входного напряжения и диапазона токов нагрузки. Варианты использования данной микросхемы могут быть различные, но максимальное распространение она получила в блоках питания с регулируемым и фиксированным напряжением. Реле времени TL нашел свое применение не только как источник опорного напряжения, а и во многих других применениях. Все это время она находится на первых местах в списке мировых лидеров в производстве электронных компонентов, прочно удерживаясь в первой десятке или, как чаще говорят, в мировом рейтинге TOP

Терморегулятор

своими руками: схема, видео, фото

Продолжаем наш раздел электронные самоделки, в этой статье мы рассмотрим устройства, поддерживающие определенный тепловой режим, или сигнализирующие о достижении нужного значения температуры. У таких устройств очень широкая область применения: они могут поддерживать нужную температуру в инкубаторах и аквариумах, теплых полах и даже быть частью умного дома. Для вас мы предоставили инструкцию, как сделать терморегулятор своими руками и с минимумом затрат.

• Немного теории
• Обзор схемы

Немного теории

Простейшие измерительные датчики, в том числе и реагирующие на температуру, состоят из измерительного полуплеча двух сопротивлений, опорного и элемента, изменяющего свое сопротивление в зависимости от подгоняемой к нему температуры. Нагляднее это показано на картинке ниже.

Как видно из схемы, резистор R2 является измерительным элементом самодельного терморегулятора, а R1, R3 и R4 – опорным плечом прибора. Это термистор. Это проводник, который меняет свое сопротивление в зависимости от температуры.

Элемент термостата, реагирующий на изменение состояния измерительного плеча, представляет собой интегральный усилитель в режиме компаратора. Этот режим переключает выход микросхемы из выключенного состояния в рабочее положение скачком. Таким образом, на выходе компаратора имеем только два значения «включено» и «выключено». Нагрузка на чип – вентилятор ПК. При достижении температуры определенного значения в плече R1 и R2 происходит сдвиг напряжения, вход микросхемы сравнивает значение на выводах 2 и 3 и компаратор переключается. Вентилятор охлаждает необходимый объект, его температура падает, сопротивление резистора изменяется и компаратор отключает вентилятор. Таким образом поддерживается температура на заданном уровне, а работа вентилятора контролируется.

Обзор схемы

Напряжение разности с измерительного плеча подается на спаренный транзистор с большим коэффициентом усиления, а компаратором выступает электромагнитное реле. Когда катушка достигает напряжения, достаточного для втягивания сердечника, она срабатывает и подключает через свои контакты исполнительные устройства. При достижении заданной температуры снижается сигнал на транзисторах, одновременно снижается напряжение на катушке реле, и в какой-то момент происходит размыкание контактов и отключение полезной нагрузки.

Особенностью данного типа реле является наличие гистерезиса – это разница в несколько градусов между включением и выключением самодельного терморегулятора, обусловленная наличием в цепи электромеханического реле. Таким образом, температура всегда будет колебаться на несколько градусов вблизи нужного значения. Представленный ниже вариант сборки практически лишен гистерезиса.

Схема аналогового регулятора температуры для инкубатора:

Эта схема была очень популярна для повторения в 2000 году, но и сейчас не потеряла своей актуальности и вполне справляется с возложенной на нее функцией. Если у вас есть доступ к старым деталям, вы можете собрать терморегулятор своими руками практически бесплатно.

Сердцем самоделки является интегральный усилитель К140УД7 или К140УД8. В данном случае он связан с положительной обратной связью и является компаратором. Термочувствительный элемент R5 представляет собой резистор ММТ-4 с отрицательным ТКЕ, а значит, при нагреве его сопротивление уменьшается.

Дистанционный датчик подключен экранированным проводом. Для уменьшения перекрестных помех и ложных срабатываний устройства длина провода не должна превышать 1 метра. Нагрузка управляется через тиристор VS1 и от его номинала зависит максимально допустимая мощность подключаемого нагревателя. При этом 150 ватт, электронный ключ – тиристор необходимо установить на небольшой радиатор, для отвода тепла. В таблице ниже приведены номиналы радиоэлементов для сборки терморегулятора в домашних условиях.

Устройство не имеет гальванической развязки от сети 220 В, при настройке будьте внимательны, на элементах регулятора присутствует сетевое напряжение, опасное для жизни. После сборки обязательно изолируйте все контакты и поместите устройство в непроводящий ток корпус. В видео ниже рассмотрено как собрать терморегулятор на транзисторах:

Самодельный Транзисторный Термостат

Сейчас мы расскажем как сделать регулятор температуры для теплого пола. Рабочая схема скопирована с серийного образца. Полезно для тех, кто хочет ознакомиться и повторить, или как образец для устранения неполадок устройства.

Центр схемы – микросхема стабилизатора, подключена необычным образом, LM431 начинает пропускать ток при напряжении выше 2,5 Вольт. Это величина внутреннего источника эталонного напряжения этой микросхемы. При меньшем значении тока ничего не пропускает. Эту его особенность стали использовать в различных схемах терморегуляторов.

Как видите, классическая схема с измерительным плечом осталась: R5, R4 – делитель напряжения добавочные резисторы и R9является термистор. При изменении температуры происходит сдвиг напряжения на входе 1 микросхемы, и если оно достигает порога, то напряжение идет дальше по схеме. В данной конструкции нагрузкой для микросхемы TL431 является светодиод работы HL2 и оптопара U1, для оптической развязки цепи питания от цепей управления.

Как и в предыдущем варианте, устройство не имеет трансформатора, а получает питание по цепи гасящих конденсаторов С1, R1 и R2, поэтому также находится под опасным для жизни напряжением, и при работе с ним необходимо соблюдать предельную осторожность схема. Для стабилизации напряжения и сглаживания пульсаций сетевых скачков в схеме установлены стабилитрон VD2 и конденсатор С3. Для визуальной индикации наличия напряжения на устройстве установлен светодиод HL1. Элемент управления питанием – симистор VT136 с небольшой обвязкой для управления через оптопару U1.

При данных номиналах диапазон регулирования находится в пределах 30-50°С. При кажущейся сложности конструкция проста в настройке и легко повторяется. Наглядная схема регулятора температуры на микросхеме TL431, с внешним питанием 12 вольт для использования в системах домашней автоматизации представлена ​​ниже:

Данный термостат способен управлять компьютерным вентилятором, силовым реле, световыми индикаторами , звуковая сигнализация. Для контроля температуры паяльника есть интересная схема на той же микросхеме TL431.

Для измерения температуры ТЭНа используется биметаллическая термопара, которую можно взять в мультиметре с выносного счетчика или приобрести в специализированном магазине радиодеталей. Для повышения напряжения с термопары на ответ TL431 уровень, на LM351 установлен дополнительный усилитель. Управление осуществляется через оптопару MOC3021 и симистор T1.

При включении термостата в сеть необходимо соблюдать полярность, минус регулятора должен быть на нулевом проводе, иначе фазное напряжение появится на корпусе паяльника, через провода термопары. Это главный недостаток данной схемы, ведь не всем хочется постоянно проверять, включена ли вилка в розетку, а пренебрегая этим, можно получить удар током или повредить электронные компоненты при пайке. Регулировка диапазона производится резистором R3. Эта схема обеспечит долгую работу паяльника, исключит его перегрев и повысит качество пайки за счет стабильности температурного режима.

Еще одна идея по сборке простого термостата рассмотрена в видео:

Терморегулятор на микросхеме TL431

Также рекомендуем посмотреть еще одну идею по сборке термостата для паяльника:

Простой регулятор для паяльника

Примеров терморегуляторов в разобранном виде достаточно для удовлетворения потребностей домашнего мастера. Схемы не содержат дефицитных и дорогих запчастей, легко повторяются, практически не нуждаются в настройке. Эти самоделки легко приспособить для регулирования температуры воды в баке водонагревателя, контроля тепла в инкубаторе или теплице, апгрейда утюга или паяльника. Кроме того, восстановить старый холодильник можно, переделав регулятор для работы с отрицательными значениями температуры, заменив сопротивления в измерительном плече. Надеемся, наша статья была интересной, вы нашли ее полезной для себя и поняли, как сделать терморегулятор своими руками в домашних условиях! Если у вас остались вопросы, не стесняйтесь задавать их в комментариях.

Будет интересно почитать:

UC3842+TL431 12V5A 60Вт импульсный блок питания DIY

Посмотреть галерею

Команда (1)

• Электронные любители123

Присоединяйтесь к команде этого проекта аппаратное обеспечение текущий проект

Этот проект был создано 26. 01.2022 и последнее обновление 1 年前.

UC3842+TL431 12V5A 60Вт импульсный блок питания DIY

Детали

В прошлый раз я сделал своими руками плату двухканального усилителя мощности TA7240 BTL с мощностью 19 Вт на канал. Я хотел использовать трансформатор для питания, но трансформатор был слишком дорог и не способствовал массовому производству, поэтому сегодня я буду делать для него импульсный блок питания, с 19 Вт на каждый канал = 38 Вт, плюс передний блок питания, это Блок питания разработан с мощностью 12 В 5 А мощностью 60 Вт, что обычно достаточно для применения, расчетная мощность слишком велика, а цена нерентабельна. Этого вполне достаточно для применения.

Без лишних слов, вот принципиальная схема и схема печатной платы. Используя классический чип UC3842N, производительность довольно хорошая, отладка проста, а рабочая производительность достаточно стабильна.

Это нарисованная печатная плата, которая будет отправлена ​​на проверку завтра утром и не будет проверена, если сегодня будет слишком поздно.

Подождите, пока прибудут печатная плата и трансформатор, а затем установите и проверьте.

После двухдневного ожидания проверка печатной платы наконец-то вернулась, это изображение верхнего уровня.

Это нижнее изображение. Проверка завершена, и сварочная плата доступна для тестирования. Теперь защита трансформатора не вернулась. Подождите, пока трансформатор будет приварен.

 

Компоненты спаяны вместе. Для облегчения отладки к UC3842 добавлено рабочее место. Трансформатор PQ2620 также является общим для PQ2625.

 

Вот так выглядит верхняя часть.