Блок питания на tl431 со схемой регулирования выходного напряжения

Обновлено: 21.11.2024

Проще говоря, TL431A представляет собой переменный/регулируемый стабилитрон с температурной компенсацией. Он также может выступать в качестве опорного напряжения или источника постоянного тока.

Интегральные схемы TL431A, B представляют собой программируемый шунтирующий диод с тремя выводами. Эти монолитные источники опорного напряжения на ИС работают как стабилитрон с низким температурным коэффициентом.

Внутреннее опорное напряжение 2,5 В позволяет получить стабильное опорное напряжение для питания логики 5,0 В. Поскольку TL431A, B работает как шунтовой стабилизатор, их можно использовать как в качестве положительного, так и отрицательного источника опорного напряжения.

TL431A можно запрограммировать от Vref до 36 В только с двумя внешними резисторами. Эти устройства имеют широкий диапазон рабочих токов от 1,0 мА до 100 мА при обычном динамическом сопротивлении 0,22 Ом.

Характеристики этих эталонных источников делают их отличной заменой стабилитронам во многих приложениях, таких как цифровые вольтметры, источники питания и схемы операционных усилителей.

Помимо хорошей температурной компенсации и стабильности, TL431A обладает следующими характеристиками:

Программируемое выходное напряжение до 36 В.
Допуск опорного напряжения: +-0,4%, тип. при 25°C (TL431B)
Низкий динамический выходной импеданс, 0,22 Ом, типичный
Ток потребления от 1,0 мА до 100 мА

Примечание. Используемые ниже значения являются экспериментальными и могут не отражать фактические значения готовых продуктов. Эти схемы были изготовлены и протестированы, и на них не распространяется гарантия.

Рис. 2

На рис. 2 мы используем TL431A в качестве простого источника опорного напряжения 2,5 В. Это гораздо более стабильная температура, чем стабилитрон. Выберите значения резистора, чтобы ограничить Ik между 20 мА и 40 мА.

Рис. 3

На рис. 3 мы используем делитель напряжения для создания опорного напряжения 5 В. Выходное напряжение равно (1+R1/R2)*2,5В. Потому что для определения правильных значений R1 и R2 мы можем использовать потенциометр.

В этом случае будет 5 / 2,5 = 2; 2 - 1 = 1. Подойдут два одинаковых резистора для R1 и R2: 10K для каждого.

Рис. 4

Рис. 4 использует потенциометр 100K для создания переменного опорного напряжения. для 5 вольт потенциометр 100K будет установлен в мертвую точку. Это позволяет легко создать стабильный регулируемый стабилитрон.

Рис. 5

На рис. 5 мы используем последовательный транзистор для увеличения тока. Рассчитайте Rk, чтобы ограничить Ik значением не более 10-40 мА. Напряжение на базе транзистора должно быть рассчитано как Vвых + 0,6В, чтобы компенсировать падение напряжения ЭБ.

Рис. 6

Рис. 6 работает точно так же, как рис. 5, за исключением использования проходного транзистора Дарлингтона. Напряжение на основе транзистора должно быть Vout + 1,2 В.

Привет, я Джон, генеральный директор OurPCB. Я ответственный, умный и опытный бизнес-профессионал с большим опытом работы в электронной промышленности.

Вам нужны схемы электропитания для вашей конфигурации с разомкнутым контуром или проекта линейного регулятора? Или вы ищете схему, которая служит компаратором для всех видов напряжения? Тогда идеально подойдут схемы TL431. Кроме того, они идеально подходят для работы с обычным эталонным напряжением запрещенной зоны или программируемым эталонным напряжением шунта.

Схема TL431 имеет решающее значение для микросхемы управления напряжением и блоком питания, хотя ее настройка немного сложна. Кроме того, он поставляется с опорным напряжением запрещенной зоны с температурной компенсацией.

Другими словами, конструкция схемы TL431 довольно сложна. Кроме того, это может запутать вас, особенно если вы новичок.

К счастью, мы создали эту подробную статью, чтобы предоставить вам подробную информацию о схемах TL431.

Вы готовы? Тогда начнем!

1. Что такое схемы TL431?

Схема TL431, входящая в контуры импульсных источников питания, представляет собой интегральную схему с тремя выводами. И вы можете использовать его как регулируемый прецизионный шунтирующий регулятор напряжения. Таким образом, вы можете соединить реальную цепь обратной связи источника питания TL431 с внешним делителем напряжения. Кроме того, вы можете регулировать номинальное напряжение от 2,5 до 36 – с максимальным током источника питания в режиме ожидания 100 мА и конденсатором перехода.

2. Каковы характеристики цепей TL431?

Прежде чем мы углубимся в работу этой схемы, рассмотрим особенности схемы TL431:

Он имеет хорошую устойчивость к эталонному напряжению при температуре 25 °C для:

Стандартный допуск и выходной конденсатор (2%)
Класс допуска и традиционный конденсатор (2%)
Допуск класса B (2%)

TL431 также имеет регулируемое выходное напряжение от Vref до 36 В
Выдерживает воздействие температуры от −40 °C до 125 °C.
Имеет типичный температурный дрейф (TL43xB):
14 мВ (I Temp, Q Temp)
Шесть мВ (температура C)
Создает низкий выходной шум
Имеет типичное выходное сопротивление 0,2 Ом
Возможность потребляемого тока от 1 мА до 100 мА.
Тип конденсатора в TL431 имеет переменную емкость в зависимости от напряжения.

3. Принцип работы схемы TL431

Кроме того, вы можете установить выходное напряжение с помощью:

Разнообразие пакетов
Большая упаковка
Внешний прецизионный резистор делителя

Но это еще не все!

Первый конденсатор схемы также работает с диодом с обратным смещением и диодом для справки.

Как работают схемы TL431?

Итак, как это работает?

Схема определяет значения сопротивления резисторов R1 и R2. Кроме того, это создает обратную связь и неудовлетворительные допуски резисторов, что зависит от парциального давления Vo.

Таким образом, когда Vo увеличивается, обратная связь также будет увеличиваться и шунт TL431. По сути, увеличение шунта снижает давление и детальную схему Во.

Кроме того, вам нужно что-то сделать, когда напряжение на клемме REF и предыдущие схемы равны эталонному напряжению. Здесь идеально поддерживать стабильность отрицательной обратной связи и внутренней схемы схемы. На этом этапе у вас будет Vo = (1+R1/R2)Vref.

Кроме того, вы можете получить любое выходное напряжение и максимальный ток от 2,5 В до 36 В. И это происходит, когда вы выбираете разные номиналы резисторов R1 и R2.

Обратите внимание, что есть несколько необходимых условий, которые необходимо выполнить, прежде чем TL431 сможет работать. Один из них включает в себя выбор подходящего резистора, медного анода и базового уровня внутреннего анода. Следовательно, ток, проходящий через анодные контакты и катод вашего TL431, должен быть больше 1 мА.

Подводя итог, можно сказать, что выходное напряжение схемы и выходная дискретизация увеличиваются при увеличении входного напряжения. Вкратце, это принцип работы и уровень расщепления чипа TL431.

Кроме того, вы можете отрегулировать внутреннюю цепь, чтобы увеличить ток, протекающий через нее. Кроме того, схема ограничения тока также увеличивает падение напряжения на токоограничивающем резисторе.

Итак, чтобы добиться регулирования напряжения;

Выходное напряжение = входное напряжение - токоограничивающее сопротивление.

4. 9 приложений, использующих схемы TL431

Вот девять приложений, использующих схему TL431.

1. Схема регулируемого регулятора с использованием TL431

При использовании интегральной схемы TL431 использование регулируемой схемы регулятора и частоты переключения очень просто.

Схема регулируемого регулятора

Источник: Викисклад

Таким образом, схема может регулировать низкое усиление и напряжение в диапазоне номинального напряжения 2,5–36 В. Кроме того, это зависит от следующего:

Входное напряжение питания
Макет доски
Изменение значений компонентов R2 и R1.

Кроме того, схема регулируемого регулятора использует следующую формулу и блок-схему для расчета;

V0 = Vref(1+R1/R2), Vref = 2,5 В.

Однако ток имеет ограничение в 100 мА. Таким образом, вы можете усилить ток с помощью транзистора, усилителя транзистора или пары транзисторов, если хотите.

Можете ли вы связать напряжение этой цепи с (Vi - Vo)? Затем потребляемая мощность R увеличивается, когда разница напряжений огромна. Затем он становится программируемым шунтовым регулятором с полупроводниковой технологией и температурно-стабилизированной запрещенной зоной.

2. Прецизионный источник опорного напряжения TL431

В прецизионном источнике опорного напряжения используется TL431, что является необычным выбором для схемы управления изолированными источниками питания. Следовательно, вы можете использовать TL431 для обеспечения точного опорного напряжения и настроить его как контроллер аналоговых цепей.

Почему? Потому что он имеет встроенный усилитель ошибки.

Схема прецизионного источника опорного напряжения

Источник : Wikimedia Commons

Кроме того, прецизионные схемы источника опорного напряжения имеют большой выходной транзистор, стабильное опорное напряжение и хорошую температурную стабильность. Однако убедитесь, что вы следите за значением CL при подключении емкостных нагрузок. Таким образом, вы можете предотвратить самовозбуждение и получить стабильное опорное напряжение (Vref).

3. Схема детектора напряжения на TL431

Схема детектора напряжения — это еще одна простая схема измерения уровня давления, которую можно построить с помощью интегральной схемы TL431. Итак, вы можете использовать блок питания 5v в цифровой схеме, биполярные транзисторы и настоящий транзистор. Кроме того, входной сигнал общего питания станет высококлассной логикой, высвобождая выходное напряжение 5 В.

Итак, когда логика уровня низкая, выходной уровень снижается до 1,8 В. Таким образом, легко собрать эту схему с регулируемым шунтирующим регулятором, чтобы получить петлю обратной связи и желаемые результаты.

4. Схема защиты от перенапряжения TL431

Схема защиты от перенапряжения

Источник : Wikimedia Commons

Как следует из названия, схема обеспечивает защиту от высокого напряжения и обеспечивает температурную компенсацию для аналоговых микросхем. Оборудование с этой контактной входной цепью автоматически отключается, когда его мощность превышает фиксированное значение напряжения. Сбалансированные опорные напряжения компаратора IC служат низкотемпературным регулируемым стабилитроном. Кроме того, вы можете запрограммировать его от Vref до 36 В с помощью двух внешних резисторов.

Эта однослойная схема имеет значительный рабочий диапазон тока от 1,0 до 100 мА и типичное динамическое сопротивление 0,22 Вт. Таким образом, когда Vi превышает установленный предел напряжения обратной связи, он запускает TL431. При этом тиристор включается, генерируя значительный пульсирующий ток. Этот ток большего разнообразия перегорает предохранитель для защиты задней цепи. Следовательно, точка защиты V равна (1+R1/R2)Vref.

5.TL431 Цепь источника постоянного тока

Вы можете использовать шунтирующий регулятор TL431 в стабилизаторе постоянного тока проходной серии. Наиболее важным фактором в этом выводе является RCL, а не R1. Хотя у R1 есть своя формула, это не так важно.

Формула: Vref = 2,5 В.

Значение постоянного минимального напряжения зависит от внешнего сопротивления и эталонов положительного напряжения.

Схема цепи источника постоянного тока

Источник: Викисклад

Поэтому важно учитывать запас при выборе силового транзистора для этой схемы. Кроме того, вы можете использовать этот источник тока в качестве ограничителя тока, если не подключите его к стабилизированной цепи.

6. Компаратор TL431

Компаратор TL431 проводит и включает оптопару. И это происходит, когда напряжение на нем переходит предел.

Схема компаратора

Источник: Викисклад

Но помните, что TL431 имеет три контакта. VT измеряет напряжение на входе, которое пропорционально выходному напряжению. Таким образом, он умело использует критическое напряжение Vref = 2,5 В. Кроме того, выходные и входные сигналы хорошо отслеживаются из-за расстояния до TL431.

7. Монитор напряжения TL431

Монитор напряжения TL431 — это еще одно приложение с единственной целью. Здесь схема зажигает светодиод, когда достигает целевого номинального напряжения. Следовательно, он идеально подходит для зарядных устройств, таких как адаптер питания для ноутбука, показывающий, когда батареи полностью заряжены.

Кроме того, зарядные устройства для телефонов являются хорошими примерами устройств питания с этой схемой.

Итак, монитор напряжения использует простой верхний предел = Vref (1+R1/R2). Здесь верхний предел — это целевое напряжение, при котором загорается светодиод с напряжением эмиттера при попадании.

Схема цепи монитора напряжения

Источник : Wikimedia Commons

Опорное напряжение составляет 2,5 В для TL431. Кроме того, R1 и R2 образуют делитель напряжения, который позволяет установить желаемый верхний предел диапазона.

8. Функции управляемого шунта TL431

Для этого приложения что-то происходит, когда напряжение на клемме REF претерпевает небольшие изменения. Он изменяет шунт от катодного напряжения. Также процесс меняет анод в пределах 1 - 100 мА.Таким образом, он влияет как на ток катода, так и на ток анода.

Благодаря управляемым характеристикам шунта вы можете использовать небольшие изменения напряжения для управления световыми индикаторами, реле и т. д. Кроме того, вы даже можете напрямую управлять текущими аудионагрузками.

Схема управляемого шунта

Источник: Викисклад

9. Импульсный блок питания TL431

В конструкциях импульсных источников питания предыдущего поколения использовалась система, которая выполняла одну функцию.

TL431 возвращал выходной ток на входную клемму переменного тока после усиления ошибки. Однако новейшие технологии позволяют большинству отраслей электроснабжения использовать новую схему.

Схема включения импульсного источника питания

Источник: Викисклад

Здесь TL431 отправляет выходной сигнал обратной связи по напряжению, чтобы усилить ошибку. Затем опускающийся конец TL431 приводит в действие светоизлучающую часть оптопары. При этом вы можете получить обратную связь по напряжению от оптрона. Также с его помощью можно настроить время текущего режима ШИМ-контроллера. Таким образом, выходное напряжение постоянного тока становится стабильным.

Заключительные слова

Подводя итог, можно сказать, что схемы TL431 можно использовать по-разному, не ограничиваясь девятью приложениями, перечисленными выше. Например, схема помогает вам контролировать входное напряжение ваших устройств, например программируемый стабилитрон. Итак, если вам нужен компаратор напряжения, выбирайте TL431.

Прежде чем закончить эту статью, вы должны знать следующее:

Точность ваших резисторов определяет точность вашего монитора напряжения. Следовательно, вы можете точно настроить это, используя последовательный резистор R2. И вы можете найти его последовательно с переменным резистором малого номинала и другими электронными компонентами.

Вам все еще трудно разобраться в цепях TL431? Тогда смело обращайтесь к нам. Будем рады помочь!

В этом посте мы узнаем, как IC шунтирующего регулятора обычно работает в схемах SMPS. Мы возьмем в качестве примера популярное устройство TL431 и попытаемся понять его использование в электронных схемах с помощью нескольких замечаний по его применению.

Электрические характеристики

Технически устройство TL431 называется программируемым шунтовым регулятором, упрощенно его можно понимать как регулируемый стабилитрон.

Давайте узнаем больше о его спецификациях и примечаниях по применению.

Телефон TL431 обладает следующими основными характеристиками:

Выходное напряжение устанавливается или программируется от 2,5 В (минимальное опорное значение) до 36 В.
Низкое динамическое выходное сопротивление, около 0,2 Ом.
Выдерживаемый ток потребления до 100 мА
В отличие от обычных стабилитронов, генерация шума незначительна.
Молниеносное переключение отклика.

Как работает микросхема TL431?

TL431 – это трехвыводной транзистор, аналогичный (например, BC547) регулируемому или программируемому стабилизатору напряжения.
Выходное напряжение можно определить, используя всего два резистора на указанных выводах устройства.

На приведенной ниже схеме показана внутренняя блок-схема устройства, а также обозначения выводов.

На следующей схеме показаны выводы фактического устройства. Давайте посмотрим, как это устройство можно превратить в практическую схему.

Примеры схем с использованием TL431

Схема ниже показывает, как указанное выше устройство TL431 можно использовать в качестве типичного шунтового регулятора.

На приведенном выше рисунке показано, как с помощью всего пары резисторов TL431 можно подключить в качестве шунтирующего регулятора для создания выходных напряжений в диапазоне от 2,5 В до 36 В. R1 — это переменный резистор, который используется для регулировки выходного напряжения.

Последовательный резистор на положительном входе питания можно рассчитать по закону Ома:

R = Vi / I = Vi / 0,1

Здесь Vi — это входное напряжение, которое должно быть ниже 35 В. 0,1 или 100 мА — это максимальный ток шунтирования ИС, а R — сопротивление в Омах.

Расчет резисторов шунтирующего регулятора

Следующая формула подходит для получения значений различных компонентов, используемых для фиксации напряжения шунта.

Vo = (1 + R1/R2)Vref

В случае, если 78XX необходимо использовать вместе с устройством, можно использовать следующую схему:

Заземление катода TL431 соединено с заземляющим контактом 78XX. Выход микросхемы 78ХХ подключен к цепи делителя напряжения, которая определяет выходное напряжение.

Части можно определить по формуле, показанной на диаграмме.

Вышеуказанные конфигурации ограничены максимальным выходным током 100 мА. Для получения более высокого тока можно использовать транзисторный буфер, как показано на следующей схеме.

На приведенной выше диаграмме расположение большинства деталей аналогично первому дизайну шунтирующего регулятора, за исключением того, что здесь катод снабжен резистором на плюс, а точка также становится базовым триггером подключенного буферного транзистора.

Выходной ток будет зависеть от величины тока, который может поглотить транзистор.

На приведенной выше диаграмме мы видим два резистора, номиналы которых не указаны, один последовательно с входной линией питания, другой на базе PNP-транзистора.

Резистор на стороне входа ограничивает максимально допустимый ток, который может потребляться или шунтироваться транзистором PNP. Это можно рассчитать так же, как обсуждалось ранее для первой схемы регулятора TL431. Этот резистор предохраняет транзистор от сгорания из-за короткого замыкания на выходе.

Резистор на базе транзистора не имеет решающего значения и может быть произвольно выбран в диапазоне от 1k до 4k7.

Области применения микросхемы TL431

Хотя приведенные выше конфигурации можно использовать в любом месте, где может потребоваться точная установка напряжения и опорные значения, в настоящее время они широко используются в схемах импульсных источников питания для создания точного опорного напряжения для подключенной оптопары, которая, в свою очередь, активирует входной MOSFET транзистора. SMPS для точной регулировки выходного напряжения до желаемого уровня.

TL431 — простейший регулятор. Это схема шунтирующего регулятора, использующая TL431 — опорное напряжение — IC опорного напряжения шунта.

Они просты в использовании, состоят из одной микросхемы, трех резисторов, четырех конденсаторов.

Если вы хотите использовать стабилитрон для источника опорного напряжения, это очень дешево, но некачественно, чем микросхема.

на выходе 5 вольт 15 мА, если вы используете другое напряжение, вы можете изменить R2, R2.
C1, C2, C3 используются для фильтрации напряжения, малошумной пульсации.

Схема регулируемого регулятора с использованием TL431

Это простая схема питания регулируемого регулятора напряжения, при использовании интегральной числовой схемы TL431. По схеме можно подать напряжение 3В – 30В, зависит от входного напряжения питания и изменит значение R2, R1. По формуле рассчитывается Vout = (1+R1/R2), Vref = 3V-30V, но эта схема дает ток не более 100 мА. Просто, если вы хотите увеличить ток, необходимо использовать транзистор, помогающий увеличить ток, например, номера 2N3055, TIP41 или другие.

Схема детектора напряжения с использованием TL431

Это простая схема проверки уровня давления со встроенной числовой схемой TL431. При использовании источника питания 5 Вольт в цифровой цепи. Общий входной сигнал подачи должен быть высокого класса, логика высокого уровня, выходное напряжение должно быть 5 вольт. Но в результате достаточно подать логику уровня на низкий уровень, чтобы напряжение выходного уровня было 1,8 В, эта схема использует оборудование немного 2 шт. только потому, что уже можно использовать.

Читайте также: