בעת תכנון מעגלים אלקטרוניים, לעיתים קרובות יש צורך בווסת מתח נמוך או מקור מתח ייחוס. מספר מתחים קבועים נסגרים על ידי מייצבים אינטגרליים לא מוסדרים. בנייה מתכווננת שבב LM317, אבל יש לו פגמים מובנים מסוימים ולעתים קרובות פונקציונליות מיותרת. במקרים רבים, שבב TL431 יפתור את הבעיה, ויאפשר לך לקבל מקור מתח יציב בהספק נמוך שניתן לכוונן בין 2.5 ל-36 וולט.
תוֹכֶן
מהו שבב TL431
מיקרו-מעגל זה, שפותח בשנות ה-70 של המאה העשרים, נקרא לעתים קרובות "דיודת זנר מתכווננת", והוא מסומן בתרשים כדיודת זנר עם שתי מסקנות קלאסיות - אנודה וקתודה. ישנה גם מסקנה שלישית, שתכליתה תידון בהמשך. נראה כמו מכלול מיקרו דיודת זנר לא זוכר בכלל. הוא מיוצר, כמו מיקרו-מעגל רגיל, במספר אפשרויות אריזה. בתחילה, האפשרויות נוצרו רק עבור לוח עם חורים (חור אמיתי), עם התפתחות טכנולוגיות SMD, TL431 החל להיות "ארוז" לתוך חבילות מותקנות על פני השטח, כולל SOTs פופולרי עם מספר שונה של פינים. מספר הרגליים המינימלי הנדרש להפעלה הוא 3. חלק מהמקרים מכילים יותר סיכות. רגליים עודפות אינן מחוברות לשום מקום, או משוכפלות.
תכונות עיקריות של TL431
המאפיינים העיקריים, שהידע בהם מספיק כדי לבצע 90+ אחוז מהמשימות המתעוררות בפיתוח מעגלים אלקטרוניים:
- מגבלות מתח מוצא - 2.5 ... 36 וולט (ניתן לייחס את זה למינוסים, שכן לרגולטורים מודרניים יש גבול תחתון של 1.5 וולט);
- הזרם הגבוה ביותר הוא 100 mA (הוא קטן, דומה לדיודת זנר בעוצמה בינונית, אז אתה לא צריך להעמיס את המיקרו-מעגל, אין לו הגנה);
- התנגדות פנימית (עכבה של רשת דו-טרמינלית שווה) - כ-0.22 אוהם;
- התנגדות דינמית - 0.2 ... 0.5 אוהם;
- ערך דרכון Uref = 2.495 V, דיוק - בהתאם לסדרה, מ-± 0.5% עד ± 2%;
- טווח טמפרטורת הפעלה עבור TL431С – 0…+70 מעלות צלזיוס, עבור TL431A – מינוס 40…+85 מעלות צלזיוס.
מאפיינים אחרים, כולל גרפים של תלות פרמטרים בטמפרטורה, ניתן למצוא בגיליון הנתונים. אבל ברוב המקרים לא יהיה צורך בהם.
מטרת המסקנות ועיקרון הפעולה
כאשר מנתחים את המבנה הפנימי של המיקרו-מעגל, מתברר שההשוואה עם דיודת הזנר היא די שרירותית.
יותר מכל, המבנה של ה-TL431 דומה למשווה. מתח ייחוס Vref של 2.5 וולט מופעל על היציאה ההפוכה.מתח זה מיוצב, כך שגם הפלט יהיה יציב. הפלט שאינו מתהפך מובא החוצה. אם המתח המופעל עליו אינו חורג ממתח הייחוס, פלט המשווה אֶפֶס, הטרנזיסטור סגור, לא זורם זרם. אם המתח בכניסה הישירה עולה על 2.5 וולט, אז מופיעה רמה חיובית במוצא המגבר הדיפרנציאלי, הטרנזיסטור נפתח, והזרם מתחיל לזרום דרכו. זרם זה מוגבל על ידי התנגדות חיצונית. התנהגות זו דומה להתמוטטות מפולת של דיודת זנר כאשר מופעל עליה מתח הפוך. הדיודה נועדה להגן מפני הפעלה הפוכה של המיקרו-מעגל.
חָשׁוּב! אסור להשאיר את פין הייחוס למתח לא מחובר ודורש זרם של מינימום 4µA.
למעשה, תכנית זו מותנית - היא מתאימה רק להסבר על אופי העבודה. במציאות הכל מיושם על פי עקרונות אחרים. אז, בתוך המעגל אתה לא יכול למצוא נקודה עם מתח ייחוס של 2.5 וולט.
דוגמאות למעגלי מיתוג
אחת האפשרויות עבור מעגל המיתוג TL431 היא השוואת קונבנציונלית. אפשר לבנות עליו איזשהו ממסרי סף - למשל ממסר רמה, ממסר תאורה וכו'. רק מקור מתח הייחוס מובנה ולא ניתן לכוונון, לכן, הזרם ומפל המתח דרך החיישן מוסדרים.
ברגע ש-2.5 וולט יורד על החיישן, טרנזיסטור המוצא של המיקרו-מעגל נפתח, זרם זורם דרך הנורית והוא נדלק. במקום LED, אתה יכול להשתמש בממסר בעל הספק נמוך או במתג טרנזיסטור שמחליף את העומס. ניתן להשתמש בנגד R1 כדי להתאים את רמת הפעולה של המשווה. R2 משמש כנטל ומגביל את הזרם דרך הנורית.
אבל הכללה כזו לא מאפשרת להשתמש בכל התכונות של ה-TL431 - ניתן לבנות את המשווה על כל מעגל מיקרו אחר שמתאים יותר לממסרים כאלה.אותו מכלול מיועד למטרות אחרות.
המעגל הפשוט ביותר להפעלת ה-TL431 במצב ווסת מקביל הוא מקור מתח ייחוס של 2.5 V. לשם כך יש צורך בנטל בלבד נַגָד, מה שיגביל את הזרם דרך טרנזיסטור המוצא.
חָשׁוּב! שלא כמו מעגל מיתוג דיודות הזנר הקלאסי, אין להתקין קבל במקביל לפלט. זה יכול להוביל לתנודות טפיליות. באופן כללי, אין צורך בכך, מכיוון שהמפתחים נקטו באמצעים להפחתת רעשי הפלט. אבל בגלל זה, המיקרו-מעגל לא יכול לשמש כבסיס למחולל רעש, כמו דיודת זנר קונבנציונלית.
באופן מלא יותר היכולות של המיקרו-מעגל משמשות במעגל משוב שנוצר על ידי נגדים R1 ו-R2.
כאשר מתח מופעל, מתח המוצא עולה ומתייצב תוך מספר מיקרו-שניות (קצב ההטיה אינו מתוקנן). Ustab מוגדר מחיצה, ניתן לחשב אותו על ידי הנוסחה Ustab=2.495*(1+R2/R1). בעת החישוב, יש לזכור כי ההתנגדות הפנימית עם הכללה כזו עולה פי (1 + R2 / R1) פעמים.
אתה יכול להגדיל את כושר העומס של המייצב בצורה הקלאסית על ידי הפעלת נוסף טרנזיסטור דו קוטבי.
חָשׁוּב! הטרנזיסטור כלול בהכרח במעגל לולאת המשוב.
הכללה כזו ממירה את המעגל לווסת מקביל, המחייבת את מתח הכניסה לעלות על מתח המוצא. היעילות שלו לא יכולה לחרוג מיחס Uout/Uin. זה מחמיר את הפרמטרים של המייצב, ולכן עדיף להשתמש בטרנזיסטור אפקט שדה, ירידת המתח עליו קטנה.
כאן, היעילות גבוהה יותר בשל ההפרש הנדרש הקטן יותר בין מתח הכניסה והמוצא, אך יש צורך במקור כוח נוסף לשער הטרנזיסטור - המתח שלו חייב לעלות על Vin.
ב-TL431, אתה יכול להרכיב מייצב זרם.
הזרם במעגל האספן של הטרנזיסטור יהיה שווה לאיסטאב \u003d Vref / R1.
אם אותו מעגל כלול בצורה של רשת דו-טרמינלית, אזי יתקבל מגביל זרם.
הזרם יהיה מוגבל ל-Io=Vref/R1+Ika. יש לבחור את הערך של הנגד הנטל מתוך התנאים Rb=Uin(Io/hfe+Ika), כאשר hfe הוא רווח הטרנזיסטור. ניתן למדוד אותו בעזרת רב-מטר שיש לו פונקציה זו.
חובבי רדיו משתמשים במיקרו-מעגלים בתכלילים לא סטנדרטיים. ל-TL431 יש נטייה לרגש עצמי, וזה חיסרון. אבל זה מאפשר להשתמש בו כגנרטורים מבוקרי מתח. לשם כך, מותקן קבל במוצא.
מהם האנלוגים
למיקרו-מעגל פופולריות גבוהה בעולם של אנשי מקצוע וחובבי אלקטרוניקה. לכן, הוא מיוצר על ידי יצרנים רבים. החברות המפורסמות בעולם Texas Instruments (כמפתחת), מוטורולה, Fairchild Semiconductor ואחרות מייצרות מיקרו-מעגל תחת השם המקורי. אי אפשר שלא להזכיר את מייצב TL430 ששוחרר בעבר, עם Vref = 2.75 V וזרם הפעלה מרבי גדל פי אחד וחצי. אבל המיקרו-מעגל הזה היה פחות מבוקש, ולא עמד בראשית עידן ההרכבה של SMD.
יצרנים אחרים מייצרים וסת מתח עם מדדי אותיות אחרים, אבל תמיד יש להם את המספרים 431 בשמותיהם (אחרת הצרכן פשוט לא ישים לב למיקרו-מעגל הלא ידוע). בשוק נמצאים:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N
ומיקרו-מעגלים אחרים דומים בפונקציונליותם. אבל מוצרים של יצרנים לא ידועים ולא ידועים אינם מבטיחים עמידה בפרמטרים.
יש אנלוגי ביתי - KR142EN19A, המיוצר בחבילת KT-26 (בדומה לטרנזיסטור בהספק נמוך). זה דומה לחלוטין לשבב המקורי, אבל כמה מאפיינים שונים במקצת. אז, ההתנגדות הפנימית מנורמלת בתוך <0.5 אוהם.
ראוי להזכיר הוא בקר SG6105 PWM. הוא מכיל שני מייצבים פנימיים, זהים לחלוטין ל-TL431. יש להם מסופים נפרדים והם יכולים לשמש כמקורות מתח ייחוס.
כיצד לבדוק את הביצועים של שבב TL431
למיקרו-מעגל יש מבנה פנימי מורכב למדי, כך שלא ניתן לבדוק אותו על ידי בודק אחד. בכל מקרה, תצטרך לאסוף איזושהי תוכנית. אם יש אספקת חשמל מוסדרת, יש צורך בשלושה נגדים ונורית LED.
המתח של ספק הכוח חייב להיות לא יותר מ 36 V. R1 נבחר כך שבמתח המרבי, הזרם דרך LED לא יעלה על 10-15 mA. היחס בין R1 ו-R3 צריך להיות כזה שבמתח המקור המקסימלי יורד יותר מ-2.5 V על R3, ורצוי יותר מ-3. כאשר מתח המוצא יעלה מ-0 V כדי להגיע לסף ב-R3, הנורית תהבהב, מה שאומר שהמיקרו-מעגל פועל. אתה לא יכול להתקין את ה-LED, אלא פשוט למדוד את המתח בקתודה - זה אמור להשתנות בפתאומיות.
אם אין מקור מוסדר, אבל יש ספק כוח עם מתח קבוע, תצטרך להשתמש בפוטנציומטר במקום R3. כאשר המנוע מסתובב לשני הכיוונים, הנורית צריכה להידלק ולכבות.
שוק הרכיבים האלקטרוניים מציע מגוון רחב מאוד של ווסתי מתח משולבים.אבל ההיקף הוא נרחב מאוד, ולכן לסוגים רבים של מיקרו-מעגלים יש את הנישה שלהם בשוק. כולל TL431.
מאמרים דומים:
