راهنمای دقیق تنظیم کننده ولتاژ TL431
2024-04-17 16145

TL431 یک تراشه یکپارچه مرجع دقیق کنترل شده سه ترمینال با ثبات دمای خوب است.با توجه به دقت بالا ، جریان کم مصرف و سر و صدای خروجی ، از آن به طور گسترده در انواع دستگاه های الکترونیکی مانند کنترل اتوماتیک ، مدیریت انرژی و تبدیل نیرو استفاده می شود.برای کمک به همه افراد درک بهتر از TL431 ، این مقاله اطلاعات مربوط به TL431 را گردآوری کرده است.بیا و نگاهی بیندازید.

TL431 یک تنظیم کننده شنت با دقت قابل تنظیم 2.50 ولت تا 36 ولت است که به طور مشترک توسط تگزاس Instruments Incorporated (TI) و موتورولا در ایالات متحده تولید شده است.این قابلیت خروجی جریان قابل تنظیم را دارد و به عنوان منبع ولتاژ مرجع عمل می کند.سری TL431 شامل TL431C ، TL431AC ، TL431I ، TL431AI ، TL431M ، TL431Y ، در مجموع شش مدل است.این مدل ها یک ساختار مدار داخلی یکسان را تنها با تفاوت های جزئی در شاخص های فنی به اشتراک می گذارند.با توجه به اندازه جمع و جور ، ولتاژ مرجع قابل تنظیم دقیق و جریان خروجی بزرگ ، از TL431 می توان برای طراحی انواع تنظیم کننده ها استفاده کرد.ویژگی های عملکرد آن شامل ولتاژ خروجی به طور مداوم قابل تنظیم تا 36 ولت ، جریان جریان گسترده ای از 0.1mA تا 100mA ، مقاومت دینامیکی معمولی 0.22 اهم و سر و صدای خروجی کم است.علاوه بر این ، دارای حداکثر ولتاژ ورودی 37 ولت ، حداکثر جریان عملیاتی 150 میلی آمپر ، ولتاژ مرجع داخلی 2.5 ولت و ولتاژ خروجی از 2.5 ولت تا 30 ولت است.

دقت ولتاژ مرجع TL431 می تواند به 2 درصد یا بالاتر برسد و این امکان را فراهم می کند تا ولتاژ خروجی پایدار و دقیق را در طیف گسترده ای از ولتاژها فراهم کند.

TL431 دارای پاسخ سریع پویا است.این می تواند به سرعت ولتاژ خروجی را در پاسخ به تغییرات بار منبع تغذیه تنظیم کند و از خروجی منبع تغذیه پایدار اطمینان حاصل کند.

از آنجا که TL431 یک تقویت کننده خطا و یک منبع ولتاژ مرجع را ادغام می کند ، طراحی مدار را ساده می کند ، اندازه مدار را کاهش می دهد و هزینه های منبع تغذیه را کاهش می دهد.

ولتاژ خروجی TL431 را می توان با استفاده از دو مقاومت خارجی تنظیم کرد و یک تنظیم از 2.5 ولت تا 36 ولت را ارائه می دهد ، برای مدارهای مختلف منبع تغذیه مناسب است.

رتبه بندی های فعلی ، ولتاژ و وات از هر دستگاه حاکی از نیاز انرژی آن است ، یعنی چقدر جریان و ولتاژ برای عملکرد آن کافی است.جدول زیر رتبه بندی جریان ، قدرت و ولتاژ TL431 را ارائه می دهد.

برای اندازه گیری اینکه عملکرد TL431 خوب است ، باید پین های آن را به عنوان ترمینال مرجع ، آند و کاتد شناسایی کنیم.پس از تأیید پین ها ، می توانیم مراحل زیر را برای اندازه گیری دنبال کنیم.ابتدا دامنه مولتی متر را به بلوک RXLK تنظیم می کنیم ، قلم سیاه را به آند و قلم قرمز به کاتد وصل می کنیم.آنچه در این زمان اندازه گیری می شود مقاومت رو به جلو TL431 است.در مرحله بعد ، ما تست های تست را مبادله می کنیم ، یعنی قلم سیاه به کاتد وصل می شود و قلم قرمز به آند وصل می شود.در این زمان ، باید مقاومت معکوس نامتناهی نمایش داده شود.این بدان معنی است که وقتی جریان از آند به کاتد جریان می یابد ، می توان TL431 را به طور عادی روشن کرد.و هنگامی که جریان از کاتد به آند جریان می یابد ، TL431 خاموش می شود.در مرحله بعد ، ما هنوز محدوده مولتی متر را در بلوک RXLK نگه می داریم ، قلم سیاه را به ترمینال مرجع و قلم قرمز به کاتد وصل می کنیم.در این زمان ، نباید هیچ جریان از طریق آن جریان یابد ، یعنی هیچ نشانه ای در متر وجود ندارد.سپس ، هنگامی که قلم سیاه را با یک دست و آند با دست دیگر لمس می کنیم ، نشانگر باید به میزان قابل توجهی تغییر کند.هنگامی که این وضعیت برآورده می شود ، پین لمس شده با دست ترمینال مرجع است.مرحله آخر ، اتصال کوتاه ترمینال مرجع و آند ، یعنی اجازه می دهد جریان از ترمینال مرجع و آند در همان زمان جریان یابد.در این حالت ، اگر سرب تست سیاه به کاتد وصل شود و سرب تست قرمز به آند وصل شود ، معمولاً افت ولتاژ کوچکتر وجود خواهد داشت.برعکس ، اگر سرب آزمایش سیاه به آند وصل شود و سرب آزمایش قرمز به کاتد وصل شود ، به طور کلی یک قطره ولتاژ نسبتاً بزرگ وجود خواهد داشت.اصل این اندازه گیری مبتنی بر قطره های مختلف ولتاژ TL431 در هنگام هدایت رو به جلو و معکوس است.

مانیتور ولتاژ

مدار

تنظیم کننده

محدود کننده جریان دقیق

تنظیم کننده شنت با جریان بالا

مبدل PWM با مرجع

تنظیم کننده سری با جریان بالا

TL431 دارای سه پین ​​است که ترمینال مرجع ، آند و کاتد هستند.برای تمایز این سه پین ​​، می توانیم آنها را از چپ به راست با آرم رو به روی ما ترتیب دهیم.به طور خاص ، ترمینال مرجع پین است که برای وارد کردن ولتاژ مرجع استفاده می شود.آند پین است که از طریق آن جریان می یابد.و کاتد پین است که از آن جریان می یابد.در کاربردهای عملی ، کاتد معمولاً از طریق یک مقاومت محدود کننده جریان به قطب مثبت منبع تغذیه متصل می شود ، در حالی که آند به قطب منفی منبع تغذیه وصل می شود.نمودار پین آن به شرح زیر است:

پین 1 (مرجع): این پین رتبه ولتاژ دیود Zener را تعیین می کند.

پین 2 (آند): آند دیود زنر معادل

پین 3 (کاتد): کاتد دیود زنر معادل

TL431 یک تنظیم کننده شنت قابل تنظیم سه ترمینال با ثبات عالی است.اغلب به عنوان یک مرجع ولتاژ قابل تنظیم استفاده می شود.ساختار خارجی آن از سه پین ​​تشکیل شده است: کاتد ، آند و ولتاژ مرجع.ساختار داخلی همانطور که در شکل نشان داده شده است.در بیشتر کاربردهای TL431 ، آند معمولاً به زمین وصل می شود و بخشی از جریان کاتد از طریق منبع جریان آینه در گوشه سمت چپ پایین نمودار بلوک جریان می یابد.افت ولتاژ ناشی از این جریان در مقاومت ، به علاوه افت ولتاژ بین پایه B و Emitter E ترانزیستور ، ولتاژ مرجع 2.5 ولت را تشکیل می دهند.ساختار مرحله میانی TL431 معادل یک مدار تقویت کننده دیفرانسیل است ، در حالی که مرحله خروجی آن یک ساختار Darlington را اتخاذ می کند.بنابراین ، TL431 نه تنها دارای یک تابع مرجع ولتاژ یکپارچه داخلی است بلکه عملکرد یک مدار تقویت کننده عملیاتی را نیز ادغام می کند.

با توجه به عملکرد آن ، TL431 از یک ولتاژ مرجع 2.5 ولت یکپارچه داخلی ، OP-AMP دیفرانسیل و یک ترانزیستور جمع آوری باز تشکیل شده است.نمودار ساده شده از TL431 در زیر نشان داده شده است.هنگامی که ولتاژ روی پین ولتاژ مرجع پایین تر از ولتاژ مرجع داخلی 2.5 ولت است ، OP-AMP سطح پایین را خروجی می کند ، در این زمان سه گانه در حالت خاموش قرار دارد ، هیچ جریان جریان در TL431 (نادیده گرفتن نشت ریزفعلی) ؛و هنگامی که ولتاژ روی پین ولتاژ مرجع از ولتاژ مرجع داخلی بالاتر است ، OP-AMP سطح بالایی را خروجی می کند ، تریود جریان را از کاتد انجام می دهد و می کشد و به سرعت وارد منطقه اشباع می شود.فقط هنگامی که ولتاژ پین ولتاژ مرجع بسیار نزدیک به ولتاژ مرجع باشد ، سه گانه در منطقه تقویت ، از کاتد برای استخراج جریان ثابت کار می کند.تجزیه و تحلیل نشان می دهد که در منبع تغذیه سوئیچینگ ، ساختار اصلی که نیاز به ولتاژ مرجع گسسته و OP-AMP برای بازخورد دارد می تواند به خوبی با TL431 جایگزین شود.

هنگام استفاده از TL431 ، باید به جنبه های زیر توجه کنیم.

حداقل جریان جریان از طریق TL431 باید بالاتر از 1mA نگه داشته شود ، در غیر این صورت عملکرد تنظیم ولتاژ خود را از دست می دهد.در عین حال ، حداکثر جریان نمی تواند از 100 میلی آمپر تجاوز کند تا از آسیب رساندن به TL431 جلوگیری شود.

از آنجا که ولتاژ مرجع داخلی VREF از TL431 توسط جریان کاتد حفظ می شود ، و این جریان باید بالاتر از یک آستانه خاص باشد تا از عملکرد عادی اطمینان حاصل شود ، باید در طول کاربرد توجه ویژه ای انجام شود: هنگامی که قطب خروجی TL431 در آن استحالت برش ، کاتد هنوز هم نیاز به حفظ جریان نگهدارنده بیشتر از 0.2ma دارد.هنگامی که قطب خروجی در اشباع است ، ولتاژ بین قطب ها باید حداقل از 2.2 ولت باشد تا اطمینان حاصل شود که TL431 می تواند به طور عادی کار کند.

با در نظر گرفتن بسته مشترک به 92 به عنوان نمونه ، حداکثر مصرف برق TL431 0.7W است.در حقیقت ، مصرف برق P از TL431 در مدار را می توان با فرمول P = VO*I محاسبه کرد ، جایی که VO ولتاژ خروجی است و من جریان از طریق TL431 است.بنابراین ، هنگامی که خروجی از 5 ولت تجاوز نکند ، TL431 می تواند حداکثر جریان 140 میلی آمپر را تولید کند.هنگامی که ولتاژ خروجی 7 ولت باشد ، فقط می تواند به دلیل محدودیت مصرف برق ، جریان 10 میلی آمپر را تولید کند.به طور معمول ، مصرف برق TL431 از 0.5W تا 1.2W متغیر است.هنگامی که تحت شرایط درجه حرارت بالا ، ولتاژ بالا یا شرایط جریان بالا کار می کند ، باید به تهویه ، اتلاف گرما و ایمنی مدار کلی توجه کنیم تا از تخریب عملکرد یا آسیب های ناشی از مصرف بیش از حد استفاده شود.

هنگام انتخاب مواد و بیرون کشیدن ، باید با ضریب دمای کوچک ، سر و صدای کم و ظرفیت قدرت بزرگ برای اطمینان از ثبات و قابلیت اطمینان ، به مقاومتهای دقیق از همان نوع بپردازیم.با توجه به فرمول VO = 2.5*(1+R1/R2) ، هنگامی که VO حداکثر 36 ولت است ، می توانیم محاسبه کنیم که حداکثر نسبت R1 به R2 13.4 است ، یعنی حداکثر مقدار R1 باید 13.4 برابر باشدآن R2.علاوه بر این ، به دلیل افزایش بالای حلقه باز و سرعت پاسخ سریع TL431 ، هنگامی که نقطه نمونه برداری (یعنی نقطه اتصال R1 و R2) بسیار دور از دو قطب است ، مدار مستعد ابتلا به خود استتحریکبنابراین ، هنگام طراحی و استفاده ، برای جلوگیری از این وضعیت ، باید به محل نمونه گیری توجه ویژه ای داشته باشیم.

بله ، این یک دیود Zener قابل برنامه ریزی است.ولتاژ خروجی از 2.5 ولت تا 36 ولت متغیر است.تحمل ولتاژ خروجی 4 درصد خواهد بود.جریان خروجی یا جریان سینک از 1 میلی آمپر تا 100 میلی آمپر متغیر است.

TL431 مرجع اصلی ولتاژ شنت استاندارد است.TLV431 گزینه مرجع ولتاژ پایین تر از TLV است اما مشخصات مختلفی نیز دارد.

TL431 در پیکربندی حلقه باز اغلب به عنوان مقایسه ولتاژ ، مانیتور ولتاژ ، مانیتور ولتاژ ، ردیاب ولتاژ پنجره و بسیاری از انواع دیگر استفاده می شود.TL431 یک مرجع ولتاژ شنت است که معمولاً برای این برنامه ها استفاده می شود.

هنگامی که TL431 آسیب دیده است ، اگر جایگزینی از همان مدل وجود نداشته باشد ، می توان آن را مستقیماً با KA431 ، μA431 ، LM431 ، YL431 ، S431 و غیره جایگزین کرد. حروف پسوند TL431 نشانگر سطح محصول و دامنه دمای عملیاتی هستند.

دستگاه های TL431 و TL432 تنظیم کننده های شنت قابل تنظیم سه ترمینال هستند و ثبات حرارتی مشخص شده نسبت به دامنه دمای دمای خودرو ، تجاری و نظامی قابل اجرا دارند.ولتاژ خروجی را می توان بر روی هر مقدار بین VREF (تقریباً 2.5 ولت) و 36 ولت با دو مقاومت خارجی تنظیم کرد.