Схема подключения и характеристики TL 431

Технические характеристики Tl431

Tl431 – это трехэлектродный прецизионный регулятор напряжения, который широко используется в электронике для создания стабилизаторов напряжения.

Основные технические характеристики Tl431 включают:

• Номинальное рабочее напряжение (Vref): прецизионное опорное напряжение, которое можно настроить от 2,5 В до 36 В. Это напряжение используется для установки желаемого выходного напряжения стабилизатора.
• Диапазон рабочих токов (Iref): прецизионный опорный ток, который может быть установлен в пределах от 1 мкА до 100 мкА. Он также используется для регулировки выходного напряжения.
• Номинальный диапазон рабочих температур: обычно от -40°C до +85°C. Это означает, что Tl431 может нормально функционировать в широком диапазоне температурных условий.
• Ток потребления (Iq): это ток, потребляемый Tl431 при отключенной нагрузке. Он обычно составляет несколько микроампер (или меньше), что делает Tl431 энергоэффективным регулятором напряжения.
• Максимальное рабочее напряжение (Vmax): это максимальное входное напряжение, которое можно подавать на регулятор. Для большинства Tl431 оно составляет 37 В.

Tl431 также имеет различные параметры, такие как коэффициент стабилизации, линейность, сопротивление к току референса и другие, которые могут быть важны в конкретном приложении stabilizatora.

Технические характеристики Tl431
Характеристика
Значение

Номинальное рабочее напряжение (Vref)
От 2,5 В до 36 В

Диапазон рабочих токов (Iref)
От 1 мкА до 100 мкА

Номинальный диапазон рабочих температур
-40°C до +85°C

Ток потребления (Iq)
Несколько мкА

Максимальное рабочее напряжение (Vmax)
37 В

Технические характеристики Tl431 зависят от конкретного производителя и модели, поэтому для использования в своем проекте следует обращаться к документации на конкретный компонент.

Индикатор повышения напряжения

Работа данного индикатора организована
таким образом, что при потенциале на управляющем контакте TL431 (вывод
1) меньше 2,5В, стабилитрон TL431 заперт, через него проходит только
малый ток, обычно, менее 0,4 мА. Поскольку данной величины тока хватает
для того чтобы светодиод светился, то что бы избежать этого, нужно
просто параллельно светодиоду подсоединить сопротивление на 2…3 кОм.

В случае превышения потенциала,
поступающего на  управляющий вывод, больше 2,5 В, микросхема TL431
откроется и HL1 начнет гореть. Сопротивление R3 создает нужное
ограничение тока, протекающий через HL1 и стабилитрон TL431.
Максимальный ток проходящий через стабилитрон TL431 находится в районе
100 мА. Но у светодиода максимально допустимый ток составляет всего 20
мА. Поэтому в цепь светодиода необходимо добавить токоограничивающий
резистор R3. Его сопротивление можно рассчитать по формуле:

 R3 = (Uпит. – Uh1 – Uda)/Ih1

где  Uпит. – напряжение питания;
Uh1 – падение напряжения на светодиоде;  Uda – напряжение на
открытом TL431 (около 2 В); Ih1 – необходимый ток для светодиода
(5…15мА). Также необходимо помнить, что для стабилитрона TL431
максимально допустимое напряжение составляет 36 В.

Величина напряжения Uз при котором
срабатывает сигнализатор (светится светодиод), определяется делителем на
сопротивлениях R1 и R2. Его параметры можно подсчитать по формуле:

R2 = 2,5 х Rl/(Uз — 2,5)

Если необходимо точно выставить уровень
срабатывания, то необходимо на место сопротивления R2 установить
подстроечный резистор, с бОльшим сопротивлением. После окончания
точной настройки, данный подстроичник можно заменить на постоянный.

Иногда необходимо проверять несколько
значений напряжения. В таком случае понадобятся несколько подобных
сигнализатора на TL431 настроенных на свое напряжение.

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.

Схема включения

Разберёмся, как работает TL431, для чего посмотрим на структурную схему включения. Если действующее напряжение на входе не превышает опорное (V_ref), на выходе ОУ также небольшое напряжение, поэтому транзистор закрыт. Величина тока протекающего через него невелика, не больше 1 мА. Когда напряжение действующее на входе нарастает и превышает V_ref, открывается ОУ. Таким образом через транзистор начинает течь ток.

Параметрический стабилизатор

Чтобы задать напряжение, в выходной цепи стабилизатора должен находиться делитель напряжения, состоящий из двух резисторов R1 и R2. Разность потенциалов на выходе устройства при этом равна:

U_вых=V_ref(R1/R2+1),

где V_ref – опорное напряжение, для рассматриваемой микросхемы TL431 равно 2,5 В.

При увеличении соотношения между резисторами R1/R2 растет выходное напряжение. Зная величину напряжения действующего на выходе и задавшись значением R2, можно определить сопротивление R1:

R1=R2(Uвых/Vref–1)

Величина сопротивления R3 подбирается также, как и для устройств с стабилитроном. Устанавливать конденсатор на выходе схемы не рекомендуется, чтобы предотвратить паразитную генерацию.

Компенсационный стабилизатор

Компенсационный стабилизатор работает же, как и при использовании стабилитрона. В них для уравновешивания разницы напряжений действующих на входе и выходе используется мощный транзистор. Однако точность стабилизации в устройствах с TL431 будет выше. Здесь величина сопротивления R1 рассчитывается на наименьший ток 5 мА. R2 и R3 рассчитываются так же, как и для параметрического стабилизатора.

Рассмотренный выше стабилизатор не может работать с выходными токами равными единицам или даже десяткам ампер. Чтобы построить мощный блок питания нужно использовать усилительный каскад с двумя транзисторами, включёнными как в схеме эмиттерного повторителя.

Ниже представлена схема работы стабилизатора напряжения TL431. Здесь R2 ограничивает ток, текущий через базу VT1. Резистор R3 нужен для компенсации обратного коллекторного тока VT2. Конденсатор С1 используется для увеличения стабильности работы на больших частотах.

Стабилизатор тока

Приведём схему  стабилизатора тока на TL431. Здесь на сопротивлении R2, при помощи обратной связи, установлено напряжение 2,5 В. Тогда ток на нагрузке будет равен I_н=2,5/R2 (током базы пренебрегаем). При подстановке в данную формулу величины сопротивления в омах получим ток в амперах, а если в килоомах, ток будет в миллиамперах.

Tl431 Схемы Подключения

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.

При уменьшении освещенности увеличивается сопротивление фототранзистора. Чтобы увеличить токи стабилизации одного транзистора становится мало, нужен промежуточный усилительный каскад.

Вследствие этого напряжение на управляющем контакте TL ниже заданного уровня, из-за этого светодиод не горит. Индикатор напряжения на светодиодах.

Проверить исправность микросхемы мультиметром нельзя, так как она состоит из 10 транзисторов. Если значение подставлять в Омах, то ток будет в Амперах, если подставлять в кило Омах, то ток будет в мили Амперах.

Индикатор пониженного напряжения Рисунок 3. Главная же ее особенность в том, что при помощи внешнего делителя напряжение стабилизации можно изменять в пределах 2,5…30 В.

Смотрите сами, какие есть в вашем распоряжении. Его можно сделать и на микросхеме tl Описание, распиновка, схема включения, datasheet

Следующая схема имеет два режима ограничения: по току; по напряжению; Пока напряжение на выходе меньше 4,2 В ограничивается выходной ток, при достижении напряжением величины 4,2 В начинает ограничиватся напряжение и ток заряда снижается. Когда напряжение подбирается к уровню 4,2 В в работу начинает вступать DA1 и ограничивать напряжение на выходе зарядного устройства.

Регулируемый стабилизатор напряжения на Tl431 и полевом транзисторе.

Производители

Из-за своих хороших параметров, надежности и дешевизны, TL431 используется в различных технических решениях. Поэтому её производством занимаются многие зарубежных компаний. Существует даже полностью переведенный datasheet tl431 на русском от Texas Instruments (TI). А вот ссылки на некоторые даташит устройств продающихся в РФ: TI, ON Semiconductor, STMicroelectronics, Nexperia, HTC Korea, NXP Semiconductors. Есть еще изготовители этих изделий, но их трудно найти в российских магазинах. К ним относятся: Unisonic Technologies, Motorola, Fairchild Semiconductor, Diodes Incorporated, HIKE Electronics, Calogic, Sangdest Microelectronic (Nanjing), SeCoS Halbleitertechnologie GmbH, Hotchip Technology, Foshan Blue Rocket Electronics и др.

Советуем изучить Информация о плановом отключении электроэнергии: где и как искать?

Уровень включения сигнализатора

R2=2.5хR1/(Uз – 2.5)

Для максимально точной подстройки порога включения можно вместо резистора R2 поставить подстроечный, с показателем раза в 1,5 выше, нежели получилось по расчету. Затем, когда настойка сделана, его можно поменять на постоянный резистор, его сопротивление должно равняться сопротивлению установленной части подстроечного.

Как TL431 проверить схему включения? Чтобы проконтролировать несколько уровней тока будет необходимо 3 этих сигнализатора, каждый из них настраивается на определенное напряжение. Таким способом можно сделать целую линейку шкалы и индикаторов.

Для электропитания цепи индикации, которая состоит из резистора R3 и диода HL1, можно использовать отдельный даже нестабилизированный источник питания. В данном случае контролируемый ток подается на верхний по схеме выход резистора R1, который нужно отсоединить от резистора R3. При этом подключении контролируемый ток может быть в диапазоне от 3-х, до десятков вольт.

Отличие данной схемы от предыдущей заключается в том, что диод подсоединен по-другому. Это подключение называется инверсным, так как диод включается в лишь случае, если схема закрыта. В случае, когда контролируемый ток превышает порог заданный разделителем R1, R2 схема открыта, и ток проходит через резистор R3 и выходы 3 – 2 микросхемы.

На схеме в данном случае происходит падение напряжения до 2 Вольт, которого не хватает для включения светодиода. Чтобы диод гарантированно не включился, последовательно с ним устанавливают два диода.

Если контролируемый ток будет меньше заданного разделителем R1, R2 схема закроется, ток на ее выводе будет значительно больше 2 Вольт, потому диод HL1 включится.

Если нужно проконтролировать лишь изменение тока, то индикатор можно сделать по схеме.

Если нужно отследить изменение какой-то физической величины, то R2 заменяют датчиком, который изменяет сопротивление под воздействием окружающей среды.

Условно на схеме находится одновременно несколько датчиков. Если это фототранзистор, то будет фотореле. Пока света достаточно, фототранзистор открыт, и сопротивление у него небольшое. Потому ток на управляющем выходе DA1 ниже порогового, в результате этого диод не светит.

По мере уменьшения света сопротивление фототранзистора повышается, это приводит к увеличению напряжения на управляющем выходе DA1. Если данное напряжение будет больше порогового (2,5 Вольт), то стабилитрон открывается и загорается диод.

Если подключить терморезистор, вместо фототранзистора, к входу микросхемы, к примеру, серии ММТ, то выйдет индикатор температуры: при уменьшении температуры диод будет включаться.

Порог срабатывания в любом случае задается при помощи резистора R1.

Помимо описанных световых индикаторов, на базе TL431 аналога можно сделать и звуковой индикатор. Для контроля воды, к примеру, в ванне, к схеме подсоединяется датчик из двух пластин нержавейки, которые находятся на расстоянии пары миллиметров между собой.

Если вода дойдет до датчика, то его сопротивление снижается, а микросхема с помощью R1, R2 войдет в линейный режим. Так, возникает автогенерация на резонансной частоте НА1, в этом случае произойдет звуковой сигнал.

Подводя итог, хотелось бы сказать, что все-таки основная сфера использования микросхемы TL434, естественно же, блоки питания. Но, как можно убедиться, возможности микросхемы только этой функцией абсолютно не ограничены, и можно собрать множество устройств.

https://youtube.com/watch?v=TI0MaLWcj2g

Примеры расчета стабилизатора напряжения с помощью Tl431

Stabilizing voltage using the Tl431 voltage reference and its associated components requires careful calculations to ensure desired output voltage and stability. Here are a few examples of voltage stabilizer circuit calculations using the Tl431:

• Example 1:

  We want to design a voltage stabilizer circuit that provides a regulated output voltage of 5V. The input voltage varies from 10V to 15V. The reference voltage of Tl431 is 2.5V. We will use a resistor divider network to set the desired voltage.

  Calculation:

  1. Determine the required resistor values in the voltage divider to obtain the desired output voltage:

  Vout	Vref	Vin	Rtop	Rbot
  5V	2.5V	15V	?	?

  Using the voltage divider formula: V_out = (R_bot / (R_top + R_bot)) * (V_ref + V_in). Solving for R_top and R_bot:

  R_top = R_bot * ((V_in / V_out) — 1)

  Substituting the given values:

  R_top = R_bot * ((15V / 5V) — 1)

• Select standard resistor values for R_top and R_bot.
• Calculate the output voltage for the selected resistor values to verify the stability of the circuit.

• Example 2:

  In this example, we have an input voltage that varies from 12V to 24V, and we want to design a voltage stabilizer circuit that provides a regulated output voltage of 9V. The reference voltage of Tl431 is 2.5V. We will use a voltage divider network with resistors R_top and R_bot.

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  Calculation:

  1. Determine the required resistor values:

  Vout	Vref	Vin	Rtop	Rbot
  9V	2.5V	24V	?	?

  Using the voltage divider formula:

  R_top = R_bot * ((V_in / V_out) — 1)

  Substituting the given values:

  R_top = R_bot * ((24V / 9V) — 1)

• Select appropriate resistor values.
• Verify the stability of the circuit.

These are just a couple of examples illustrating the process of designing a voltage stabilizer circuit using the Tl431. The precise values of the resistors and other components will depend on the specific requirements and constraints of the application. It is recommended to simulate the circuit and perform additional calculations to ensure the desired performance.

Применение TL431

Эта микросхема может использоваться в различных устройствах питания различной мощности. TL431 используется в производстве блоков питания, ЛБП, стабилизаторов напряжения и тока, и прочего.

Эта микросхема может служить обычным компаратором, но благодаря внутреннему опорному источника питания схемы с таким использованием TL431 значительно упрощаются. В таком случае на ней можно создать схему терморегулятора и прочих устройств для считывания сигналов с аналоговых датчиков. А так же может служить индикатором напряжения. В том числе и звуковым.

Но чаще всего оно применяется в качестве источника опорного питания в связке с другими микросхемами, так как выдает его очень стабильно. Существует множеством схем, где TL431 используется в связке с LM317 — другим популярным регулируемым стабилизатором.

Преимущества схемы подключения регулятора напряжения Тл 431:

1. Высокая точность и стабильность: Тл 431 обеспечивает надежное и точное регулирование напряжения, позволяя поддерживать постоянное напряжение на выходе даже при изменении входного напряжения или нагрузке.

2. Широкий диапазон рабочих значений: С помощью схемы подключения регулятора напряжения Тл 431 возможно настроить напряжение на выходе в широком диапазоне значений. Это позволяет использовать данную схему в различных приложениях с разными требованиями к напряжению.

3. Простота и низкая стоимость: Компоненты, используемые в схеме, доступны и имеют низкую стоимость. Также схема не требует сложной настройки или подбора дополнительных элементов, что делает ее простой в реализации и экономичной.

4. Надежность и долговечность: Регуляторы напряжения Тл 431 известны своей надежностью и долговечностью. Они имеют защиту от перегрузок и коротких замыканий, что повышает их долговечность и защищает подключенные к ним устройства.

5. Гибкость и универсальность: С помощью регулятора напряжения Тл 431 можно реализовать различные схемы и конфигурации, в зависимости от требований и спецификаций конкретного проекта. Это позволяет использовать данную схему в широком спектре приложений и задач, где необходимо точное и стабильное регулирование напряжения.

Тл 431: схема подключения регулятора напряжения имеет ряд преимуществ, которые делают ее удобной и эффективной в использовании. Благодаря высокой точности, широкому диапазону рабочих значений, низкой стоимости и надежности, данная схема является отличным выбором для реализации регулирования напряжения в различных устройствах и системах.

ЗУ для мобильного телефона

Стабилизатор можно применить как своеобразный ограничитель тока. Это свойство будет полезным в устройствах для зарядки мобильного телефона.

Если напряжение в выходном каскаде не достигнет 4,2 В, происходит ограничение тока в цепях питания. После достижения заявленных 4,2 В стабилизатор уменьшает величину напряжения – следовательно, падает и величина тока. За ограничение величины тока в схеме отвечают элементы схемы VT1 VT2 и R1-R3. Сопротивление R1 шунтирует VT1. После превышения показателя в 0,6 В элемент VT1 открывается и постепенно ограничивает подачу напряжения на биполярный транзистор VT2.

На базе транзистора VT3 резко уменьшается величина тока. Происходит постепенное закрытие переходов. Напряжение падает, что приводит к падению силы тока. Как только U подходит к отметке 4,2 В, стабилизатор tl431 начинает уменьшать его величину в выходных каскадах устройства, и заряд прекращается. Для изготовления устройства необходимо использовать следующий набор элементов:

• DA1 – TL431K – если нет в наличии этого элемента, то его можно заменить на tl4311, tl783ckc ;
• R1 – 2,2 Ом;
• R2 – 470 Ом;
• R3 – 100 кОм;
• R4 – 15 кОм;
• R5 – 22 кОм;
• R6 – 680 Ом;
• VT1, VT2 – BC857B;
• VT3 – az431 или az339p ;
• VT4 – BSS138.

Операционный усилитель TL431 является многофункциональным элементом и дает возможность конструировать различные устройства: зарядные для мобильных телефонов, системы сигнализации и многое другое. Как показывает практика, операционный усилитель обладает хорошими характеристиками и не уступает зарубежным аналогам.

Характеристики

Предельно допустимые характеристики КР142ЕН5А, сильно зависят от температуры её корпуса (Т_КОРП.) и приводятся в даташит производителей отдельно от остальных. Перечислим их:

максимальное напряжение на входе (UВХ.) до 15 В, при ТКОРП. = — 45 …+ 70 °C;

при Т_КОРП. = — 45 …+ 100 °C:

• выходное напряжение (U_ВЫХ.) находится в диапазоне 4.9 … 5.1 В;
• рассеиваемая мощность (Р_МАКC.) без радиатора не более 1.5 Вт., с теплоотводом до 10 Вт;
• предельный выходной ток (при Р ≤ Р_МАКC.) I_МАКC. до 1.5 А.

Электрические параметры

Кроме максимально допустимых значений у КР142ЕН5А есть электрические параметры. Они приводятся совместно с дополнительными условиями их измерения. Все значения в этом перечне справедливы только при условии температуры окружающей среды Т_ОКР. = + 25ОС.

Аналоги

Линейный стабилизатор напряжения КР142ЕН5А является аналогом зарубежных микросхем первого поколения серии LM7805, впервые представленных в 70-х годах американской компанией  Fairchild Semiconductor. Это популярная импортная ИС из серии 78xx, так как имеет на выходе наиболее распространенные для питания различных приборов +5 В. Современными аналогами микросхемы являются: А7805Т, KIA7805, L7805CV, LM7805. Отечественную КР142ЕН5В можно так же рассмотреть в качестве полноценной замены.

Особенности маркировки

Не все экземпляры КР142ЕН5А имеют полную маркировку на корпусе. Вместо неё указывается условный код, по которому и узнают “кренку”. В этом случае на корпус наносится следующая информация: марка завода-изготовителя, тип микросхемы, год и неделя выпуска. 

Встречается так же и другое сокращенное обозначение данного устройства – КРЕН 5А.

Схема для блоков на 15 В

Стабилитрона TL431 схема включения через блок на 15 В осуществляется при помощи одноступенчатого преобразователя. В свою очередь, модулятор подходит с емкостью на уровне 5 пФ. Резисторы применяются исключительно селективного типа. Если рассматривать модификации с триггерами, то параметр порогового напряжения не превышает 3 Вт. Точность стабилизации находится в районе 3%. Фильтры для системы подходят как открытого, так и закрытого типа.

Также важно отметить, что в цепи может устанавливаться расширитель. На сегодняшний день модели выпускаются в основном коммутируемого типа. У модификаций с трансиверами проводимость тока не превышает 4 мк

В данном случае показатель чувствительности стабилитрона колеблется в районе 30 мВ. Выходное сопротивление при этом достигает примерно 80 Ом

У модификаций с трансиверами проводимость тока не превышает 4 мк. В данном случае показатель чувствительности стабилитрона колеблется в районе 30 мВ. Выходное сопротивление при этом достигает примерно 80 Ом.

Что это такое

Параллельный стабилизатор TL431 работает так же, как стандартный стабилизатор. Различие уровня напряжения выхода и входа компенсируется благодаря мощному транзистору биполярного типа. Стабилизация будет лучше при условии того, что обратная связь поступает с выхода самого стабилизатора.

Резистор R1 должен быть рассчитан на минимальный ток, который равен 5 мА. Резисторы R2 и R3 рассчитываются аналогично, как для стабилизатора параметрического типа. Через каждый резистор протекает ток, у которого сила обратно пропорциональна значению сопротивления резистора. Существует два типа соединений резисторов: параллельное и последовательное соединение в форме цепи.

TL431

ИМС параллельного стабилизатора напряжения TL431 можно с успехом использовать во множестве приложений, и, в частности, в качестве компаратора с гистерезисом. Для этого используется ее внутренний источник опорного напряжения и лишь нескольких дополнительных внешних компонентов. Этот компаратор с гистерезисом, подобный триггеру Шмитта, можно использовать в качестве простого монитора состояния аккумулятора (Рисунок 1). Верхнее пороговое напряжение VT+ этого компаратора можно вычислить по формуле где VREF – напряжение внутреннего опорного источника ИМС TL431. Согласно спецификации, его типовое значение составляет 2.5 В.

Рисунок 1.	Параллельный стабилизатор с дополнительными компонентами, работающий как триггер Шмитта, включает светодиод, когда батарея полностью заряжена.

Если напряжение батареи выше, чем верхнее пороговое напряжение, на катоде ИМС TL431 установится низкий уровень, равный приблизительно 2 В. При этом транзистор Q1 будет открыт, а светодиод LED1 будет светиться. Нижний порог компаратора VT– вычисляется как

Когда вследствие разряда напряжение на батарее окажется меньше нижнего порога VT–, напряжение на катоде ИМС TL431 поднимется до уровня, равного напряжению батареи. Транзистор Q1 выключится, а индикатор LED1 погаснет. LED1 включится снова только тогда, когда после зарядки батареи ее напряжение превысит верхнее пороговое напряжение компаратора.

Примечание редакции

Если необходимо, чтобы светодиод не загорался при включении устройства с интегрированным в него монитором, можно установить между коллектором и эмиттером транзистора Q1 конденсатор емкостью 4.7…10 мкФ.

Для упрощения расчетов прилагается файл «Calculations rus.xls», который позволяется выполнить расчет пороговых напряжений по известным номиналам резисторов R1 и R2, или вычислить номиналы резисторов R1 и R2 в соответствии с необходимыми порогами срабатывания монитора.

Загрузки

Перевод: В.Рентюк по заказу РадиоЛоцман

Кен, как и планировал, провёл реверс-инжиниринг микросхемы по фотографиям, сделанным BarsMonster. Барс в статье упомянул своё общение с Кеном, но этой переводимой статьи тогда еще не было.

Фото кристалла интересной, но малоизвестной, микросхемы TL431, используемой в блоках питания, даёт возможность разобраться в том, как аналоговые схемы реализуются в кремнии. Несмотря на то, что схема на фото выглядит как какой-то лабиринт, сама микросхема относительно проста, и может быть исследована без большого труда. В своей статье я попытаюсь объяснить каким образом транзисторы, резисторы и другие радиодетали запакованы в кремний для выполнения своих функций.

Фото кристалла TL431. Оригинал Zeptobars. TL431 является «программируемым прецизионным источником опорного напряжения» и обычно используется в импульсных источниках питания для реализации обратной связи в случае, когда выходное напряжение слишком велико или, наоборот, мало. Используя участок цепи, называемый бандгапом (источник опорного напряжения, величина которого определяется шириной запрещённой зоны), TL431 предоставляет стабильный источник опорного напряжения в широком температурном диапазоне. На блок-схеме TL431 видны 2.5-вольтовый источник опорного сигнала и компаратор, но, глядя на фото кристалла, можно заметить, что внутреннее устройство микросхемы отличается от чертежа.

Блок-схема TL431, взятая из даташита.

У TL431 длинная история: он был выпущен еще в 1978 году и с тех пор побывал во множестве устройств. Он помогал стабилизировать напряжение в блоке питания для Apple II, а сейчас используется в большинстве ATX блоков питания и даже в зарядных устройствах для iPhone и прочих девайсов. И MagSafe-коннекторы, и адаптеры для ноутбуков, и микрокомпьютеры, LED драйверы, блоки питания для аудиотехники, видеоприставки, телевизоры . Во всей этой электронике присутствует TL431.

Фотографии ниже показывают TL431 внутри шести различных БП. TL431 выпускается самых разных форм и размеров. Два наиболее популярных форм-фактора показаны ниже. Возможно, причина того, что TL431 не привлекает особого внимания, заключается в том, что он больше похож на обычный транзистор чем на микросхему.

Шесть примеров схем БП, использующих TL431. Верхний ряд: дешёвый 5-вольтовый БП, дешёвое ЗУ для телефона, ЗУ для Apple iPhone (на фото можно еще заметить GB9-вариацию). Нижний ряд: MagSafe адаптер, ЗУ KMS USB, Dell ATX БП (на переднем плане — оптопары)