Compreendendo o TL431: Um Guia Abrangente para Reguladores de Divisão de Precisão
Catálogo
O TL431 é um chip integrado de referência de precisão controlada de três terminais com boa estabilidade de temperatura.Devido à sua alta precisão, baixa corrente e ruído de saída inativa, é amplamente utilizado em uma variedade de dispositivos eletrônicos, como controle automático, gerenciamento de energia e conversão de energia.Para ajudar todos a ter uma melhor compreensão do TL431, este artigo compilou informações relevantes sobre o TL431, venha e dê uma olhada.
O que é regulador TL431?
O TL431 é um regulador de derivação de precisão ajustável de 2,50V a 36V produzido em conjunto pela Texas Instruments Incorporated (TI) e Motorola incorporada nos EUA. Ele tem a capacidade de saída de corrente ajustável e é um tipo de fonte de tensão de referência.A série de produtos TL431 inclui TL431C, TL431AC, TL431I, TL431AI, TL431M, TL431Y, com 6 modelos.A série TL431 consiste em seis modelos.A estrutura do circuito interno desses modelos é idêntico, apenas uma pequena diferença nos indicadores técnicos individuais.Como o TL431 tem as vantagens de tamanho pequeno, tensão de referência ajustável de precisão e corrente de saída grande, ele pode ser usado para criar uma variedade de reguladores.Suas características de desempenho incluem tensão de saída continuamente ajustável de até 36V, uma ampla faixa de corrente operacional de 0,1mA a 100mA, uma resistência dinâmica típica de 0,22 ohms e espúrios de baixa saída.Além disso, possui uma tensão de entrada máxima de 37V, uma corrente operacional máxima de 150mA, uma tensão de referência interna de 2,5V e uma faixa de tensão de saída de 2,5V a 30V.
Alternativas e equivalentes:
• TL431BilPre3
Principais características do TL431
Os principais recursos do TL431 incluem:
Alta precisão: a precisão da tensão de referência do TL431 pode atingir ± 2 % ou mais, tornando -o capaz de fornecer tensões de saída estáveis e precisas em uma ampla gama de tensões.
Bom desempenho dinâmico: o TL431 tem uma resposta dinâmica rápida.Ele pode ajustar rapidamente a tensão de saída quando a carga da fonte de alimentação mudar, para manter uma saída estável da fonte de alimentação.
Projeto de circuito simplificado: como o TL431 integra um amplificador de erro e uma fonte de tensão de referência, ele pode simplificar o design do circuito, reduzir o tamanho do circuito e reduzir o custo da fonte de alimentação no projeto da fonte de alimentação.
Tensão de saída ajustável: A tensão de saída de TL431 pode ser ajustada por dois resistores externos, e sua faixa de ajuste é de 2,5V a 36V, o que é suficiente para atender às necessidades de diferentes circuitos de fonte de alimentação.
TL431 Classificações
As classificações de corrente, tensão e potência de qualquer dispositivo mostram seus requisitos de energia, ou seja, quanta corrente e tensão são suficientes para sua operação.A tabela a seguir fornece as classificações de corrente, energia e tensão do TL431.
Como medir a qualidade do TL431?
Para medir se o desempenho do TL431 é bom, precisamos identificar seus pinos como terminal de referência, ânodo e cátodo.Depois de confirmar os pinos, podemos seguir as etapas abaixo para medir.Primeiro, ajustamos o alcance do multímetro ao bloco RXLK, conectamos a caneta preta ao ânodo e a caneta vermelha ao cátodo.O que é medido neste momento é a resistência direta do TL431.Em seguida, trocamos os leads de teste, ou seja, a caneta preta está conectada ao cátodo e a caneta vermelha é conectada ao ânodo.Neste momento, a resistência reversa infinita deve ser exibida.Isso significa que, quando a corrente flui do ânodo para o cátodo, o TL431 pode ser ativado normalmente;E quando a corrente flui do cátodo para o ânodo, o TL431 é desligado.Em seguida, ainda mantemos o alcance do multímetro no bloco RXLK, conectamos a caneta preta ao terminal de referência e a caneta vermelha ao cátodo.No momento, não deve haver corrente fluindo através dela, ou seja, não há indicação no medidor.Então, quando tocamos a caneta preta com uma mão e o ânodo com a outra mão, o ponteiro deve balançar significativamente.Quando essa situação é atendida, o pino tocado à mão é o terminal de referência.A etapa final é para curto-circuito o terminal de referência e o ânodo, ou seja, permitir que a corrente flua do terminal de referência e do ânodo ao mesmo tempo.Nesse caso, se o chumbo de teste preto estiver conectado ao cátodo e o chumbo do teste vermelho estiver conectado ao ânodo, geralmente haverá uma queda de tensão menor;Por outro lado, se o chumbo de teste preto estiver conectado ao ânodo e o chumbo do teste vermelho estiver conectado ao cátodo, geralmente haverá uma queda de tensão relativamente grande.O princípio desta medição é baseado nas diferentes quedas de tensão de TL431 durante a condução direta e reversa.
Para que pode ser usado?
• Monitor de tensão
• Circuito de cabine de cabana
• Regulador de derivação
• Limitador de corrente de precisão
• Regulador de derivação de alta corrente
• Conversor PWM com referência
• Regulador de série de alta corrente de alta corrente
Como distinguir os três pinos de TL431?
O TL431 possui três pinos, que são terminais de referência, ânodo e cátodo.Para distinguir esses três pinos, podemos organizá -los da esquerda para a direita com o logotipo de frente para nós.Especificamente, o terminal de referência é o pino usado para inserir a tensão de referência;O ânodo é o pino através do qual a corrente flui;e o cátodo é o alfinete através do qual a corrente flui.Em aplicações práticas, o cátodo é geralmente conectado ao pólo positivo da fonte de alimentação através de um resistor limitador de corrente, enquanto o ânodo é conectado ao pólo negativo da fonte de alimentação.Seu diagrama de pinos é o seguinte:
Pino 1 (referência): Este pino define a classificação de tensão do diodo Zener.
Pino 2 (ânodo): ânodo do diodo Zener equivalente
Pino 3 (cátodo): cátodo do diodo Zener equivalente
Estrutura e princípio de trabalho de TL431
O TL431 é um regulador de derivação ajustável de três terminais com excelente estabilidade.É frequentemente usado como uma referência de tensão ajustável.Sua estrutura externa consiste em três pinos: cátodo, ânodo e tensão de referência.A estrutura interna é como mostrado na figura.Na maioria das aplicações do TL431, o ânodo é geralmente conectado ao solo e uma parte da corrente do cátodo flui através da fonte de corrente do espelho no canto inferior esquerdo do diagrama de blocos.A queda de tensão gerada por essa corrente no resistor, além da queda de tensão entre a base B e o emissor E do transistor, juntos constituem a tensão de referência de 2,5V.A estrutura intermediária do estágio do TL431 é equivalente a um circuito de amplificador diferencial, enquanto seu estágio de saída adota uma estrutura de Darlington.Portanto, o TL431 não apenas possui uma função de referência de tensão integrada internamente, mas também integra a função de um circuito de amplificador operacional.
De acordo com sua função, o TL431 consiste em uma tensão de referência de 2,5V integrada internamente integrada, um amplificador operacional diferencial e um transistor de colecionador aberto.Um diagrama simplificado do TL431 é mostrado abaixo.Quando a tensão no pino de tensão de referência é menor que a tensão de referência interna de 2,5V, o amplificador operacional produz um nível baixo, quando o triodo está no estado off, sem fluxos de corrente no TL431 (ignorando o pequeno vazamentoatual);E quando a tensão no pino de tensão de referência é maior que a tensão de referência interna, o amplificador operacional emite um nível alto, o triodo conduz e extrai a corrente do cátodo e entra na região de saturação rapidamente.Somente quando a tensão no pino de tensão de referência estiver muito próxima da tensão de referência, o triodo funcionará na área de amplificação, do cátodo para extrair uma corrente constante.A análise mostra que, na comutação de fonte de alimentação, a estrutura original que requer tensão de referência discreta e amplificador operacional para feedback podem ser bem substituídos pelo TL431.
Precauções para aplicação TL431
Ao usar o TL431, devemos prestar atenção aos seguintes aspectos:
Preste atenção ao tamanho atual
A corrente mínima que flui através do TL431 deve ser mantida acima de 1MA, caso contrário, perderá seu desempenho de regulamentação de tensão.Ao mesmo tempo, a corrente máxima não pode exceder 100mA para evitar danificar o TL431.
Corrente de retenção mínima e tensão cátodo mínima
Como a tensão de referência interna VREF de TL431 é mantida pela corrente do cátodo, e essa corrente deve ser maior que um determinado limite para garantir a operação normal, atenção especial precisa ser dada durante a aplicação: quando o pólo de saída de TL431 estiver no corte-Fora do estado, o cátodo ainda precisa manter uma corrente de retenção maior que 0,2mA;Quando o pólo de saída está em saturação, a tensão entre os pólos deve ser pelo menos maior que 2,2V para garantir que o TL431 possa operar normalmente.
Preste atenção ao consumo de energia
Tomando o pacote comum para 92 como exemplo, o consumo máximo de energia do TL431 é 0,7W.De fato, o consumo de energia P de TL431 no circuito pode ser calculado pela fórmula P = Vo*I, onde VO é a tensão de saída e I é a corrente através de TL431.Portanto, quando a saída não exceder 5V, o TL431 pode gerar uma corrente máxima de 140mA;Quando a tensão de saída é 7V, ele pode produzir apenas uma corrente de 10mA devido a limitações de consumo de energia.Normalmente, o consumo de energia do TL431 varia de 0,5W a 1,2W.Quando funciona sob alta temperatura, alta tensão ou alta corrente, devemos prestar atenção especial à ventilação, dissipação de calor e segurança do circuito geral para impedir a degradação do desempenho ou danos causados pelo consumo excessivo de energia.
Preste atenção à seleção de resistores de amostragem R1 e R2
Ao selecionar materiais e se estabelecer, devemos dar prioridade a resistores de precisão do mesmo tipo com coeficiente de temperatura pequeno, baixo ruído e grande capacidade de energia para garantir estabilidade e confiabilidade.De acordo com a fórmula vo = 2,5*(1+r1/r2), quando o VO é um máximo de 36V, podemos calcular que a proporção máxima de R1 a R2 é 13,4, ou seja, o valor máximo de R1 deve ser 13,4 vezeso de R2.Além disso, devido ao alto ganho de malha aberta e velocidade rápida de TL431, quando o ponto de amostragem (ou seja, o ponto de conexão de R1 e R2) está longe dos dois pólos, o circuito é propenso a superarexcitação.Portanto, ao projetar e usar, precisamos prestar atenção especial à localização do ponto de amostragem para evitar essa situação.
Perguntas frequentes [FAQ]
1. TL431 é um diodo zener?
É um diodo Zener, que é programável.A tensão de saída varia de 2,5 volts a 36 volts.A tolerância à tensão de saída será de +-4 %, a corrente de saída ou a corrente do coletor varia de 1 mA a 100 mA.
2. Qual é a diferença entre TL431 e TLV431?
O TL431 é a referência de tensão de derivação padrão original.O TLV431 é uma opção de referência de tensão mais baixa do TLV, mas também possui algumas especificações diferentes.
3. Qual é a função do TL431?
O TL431 na configuração de circuito aberto é frequentemente usado como comparador de tensão, monitor de subtensão, monitor de sobretensão, detector de tensão da janela e muitos outros tipos de usos.O TL431 é uma referência de tensão de derivação comumente usada para essas aplicações.
4. Qual é o equivalente a um transistor TL431?
Quando o TL431 é danificado, se não houver substituição do mesmo modelo, ele poderá ser substituído diretamente por Ka431, μA431, LM431, YL431, S431, etc. TL431 Letras de sufixo indicam o nível do produto e a faixa de temperatura de operação.
5. Quais são as características do TL431?
Os dispositivos TL431 e TL432 são reguladores de derivação ajustável de três terminais, com estabilidade térmica especificada sobre faixas de temperatura automotiva, comercial e militar aplicáveis.A tensão de saída pode ser definida como qualquer valor entre o VREF (aproximadamente 2,5 V) e 36 V, com dois resistores externos.