Diodo zener controlado ter 3 431. Descrição do diodo zener ajustável TL431

A produção de circuitos integrados começou no distante ano de 1978 e continua até hoje. O microcircuito permite fabricar vários tipos de alarmes e dispositivo de carregamento para uso diário. O chip tl431 encontrou ampla aplicação em eletrodomésticos: monitores, gravadores, tablets. TL431 é um tipo de regulador de tensão programável.

Esquema de comutação e princípio de operação

O princípio de funcionamento é bastante simples. O estabilizador tem um valor constante da tensão de referência, e se a tensão fornecida for menor que esse valor, o transistor será fechado e não permitirá a passagem de corrente. Isso pode ser visto claramente no diagrama a seguir.

Se este valor for excedido, o diodo zener ajustável abrirá transição P-N transistor, e a corrente fluirá mais para o diodo, de mais para menos. A tensão de saída será constante. Consequentemente, se a corrente cair abaixo do valor da tensão de referência, o amplificador operacional controlado fechará.

Pinagem e parâmetros técnicos

O amplificador operacional está disponível em diferentes pacotes. Inicialmente, era o case TO-92, mas com o tempo foi substituído por uma versão mais recente do SOT-23. A pinagem e os tipos de gabinetes são mostrados abaixo, começando pelo mais “antigo” e terminando com a versão atualizada.

Na figura, você pode ver que para o tl431, a pinagem muda dependendo do tipo de gabinete. tl431 tem análogos domésticos KR142EN19A, KR142EN19A. Existem também análogos estrangeiros do tl431: KA431AZ, KIA431, LM431BCM, AS431, 3s1265r, que não são de forma alguma inferiores à versão doméstica.

Recurso TL431

Este amplificador operacional funciona com tensões de 2,5V a 36V. A corrente do amplificador varia de 1A a 100 mA, mas há um nuance importante: se for necessária uma operação estável do estabilizador, a intensidade da corrente não deve cair abaixo de 5 mA na entrada. TL431 tem um valor de tensão de referência, que é determinado pela 6ª letra na marcação:

• Se não houver letra, a precisão é de - 2%.
• A letra A na marcação indica - 1% de precisão.
• A letra B fala de - 0,5% de precisão.

mais estendido especificações técnicas mostrado na Fig.4

Na descrição do tl431A, você pode ver que a quantidade de corrente é bem pequena e equivale aos 100mA declarados, e a quantidade de energia que esses gabinetes dissipam não excede centenas de miliwatts. Isso não é o bastante. Se você tiver que trabalhar com correntes mais sérias, seria mais correto usar transistores poderosos com parâmetros aprimorados.

Verificando o estabilizador

A questão pertinente surge imediatamente quanto a como testar tl431 com multímetro. Como mostra a prática, não funcionará para verificar com um multímetro. Para verificar o tl431 com um multímetro, você precisa montar um circuito. Para fazer isso, você precisará de: três resistores (um deles é trimmer), um LED ou uma lâmpada, uma fonte corrente direta 5V.

O resistor R3 deve ser selecionado de forma a limitar a corrente a 20mA no circuito de potência. Seu valor é de aproximadamente 100 ohms. Os resistores R2 e R3 atuam como um balanceador. Assim que a tensão for de 2,5 V no eletrodo de controle, a junção do LED será aberta e a tensão fluirá através dela. Esse esquema é bom porque o LED atua como um indicador.

A fonte DC - 5V é fixa e o chip tl431 pode ser controlado usando um resistor variável R2. Quando a energia não é fornecida ao microcircuito, o diodo está desligado. Depois que a resistência é alterada usando o trimmer, o LED acende. Depois disso, o multímetro deve ser ligado no modo de medição de corrente CC e medir a tensão na saída de controle, que deve ser 2,5. Se houver tensão e o LED estiver aceso, o elemento pode ser considerado funcionando.

Com base no amplificador de corrente operacional tl431, você pode criar um estabilizador simples. Para criar o valor desejado de U, serão necessários três resistores. É necessário calcular o valor da tensão estabilizadora programada. O cálculo pode ser feito pela fórmula: Uout \u003d Vref (1 + R1 / R2). De acordo com a fórmula, U na saída depende do valor de R1 e R2. Quanto maior a resistência de R1 e R2, menor a tensão do estágio de saída. Tendo recebido o valor de R2, o valor de R1 pode ser calculado da seguinte forma: R1 = R2 (Uout / Vref - 1). O estabilizador ajustável pode ser ativado de três maneiras.

É necessário levar em consideração uma nuance importante: a resistência R3 pode ser calculada usando a fórmula pela qual o valor de R2 e R2 foi calculado. Não instale eletrólito polar ou apolar no estágio de saída, para evitar interferência na saída.

Carregador de celular

O estabilizador pode ser usado como uma espécie de limitador de corrente. Essa propriedade será útil em dispositivos para carregar um telefone celular.

Se a tensão no estágio de saída não atingir 4,2 V, há uma limitação de corrente nos circuitos de potência. Depois de atingir os 4,2 V declarados, o estabilizador reduz o valor da tensão - portanto, o valor da corrente também cai. Os elementos do circuito VT1 VT2 e R1-R3 são responsáveis ​​por limitar a corrente no circuito. A resistência R1 desvia VT1. Após ultrapassar o indicador de 0,6 V, o elemento VT1 abre e limita gradativamente a alimentação de tensão ao transistor bipolar VT2.

Com base no transistor VT3, a corrente diminui drasticamente. Há um fechamento gradual das transições. A tensão cai, o que faz com que a corrente caia. Assim que U se aproxima de 4,2 V, o estabilizador tl431 começa a reduzir seu valor nos estágios de saída do dispositivo e a carga é interrompida. Para a fabricação do dispositivo, você deve usar o seguinte conjunto de elementos:

Necessário empate Atenção especial no transistor az431. Para reduzir uniformemente a tensão nos estágios de saída, é desejável colocar o transistor exatamente az431, a folha de dados do transistor bipolar pode ser vista na tabela.

É esse transistor que reduz suavemente a tensão e a força da corrente. As características volt-ampere deste elemento são adequadas para resolver o problema.

O amplificador operacional TL431 é um elemento multifuncional e permite projetar vários dispositivos: carregadores para celulares, sistemas de alarme e muito mais. Como mostra a prática, o amplificador operacional tem Boa performance e não é inferior aos análogos estrangeiros.

O TL 431 é um regulador de tensão shunt programável. Embora esse circuito integrado tenha começado a ser produzido no final dos anos 70, ele ainda não perdeu sua posição no mercado e é popular entre radioamadores e grandes fabricantes de equipamentos elétricos. A placa deste estabilizador programável contém um fotoresistor, um sensor de medição de resistência e um termistor. TL 431 são amplamente utilizados em uma ampla variedade de aparelhos elétricos equipamentos domésticos e industriais. Na maioria das vezes, esse diodo zener integrado pode ser encontrado em fontes de alimentação para computadores, TVs, impressoras e carregadores para baterias de íon-lítio em telefones.

Diodo zener integral TL 431

Principais características da referência de tensão programável TL 431

• Tensão operacional nominal na saída de 2,5 a 36 V;
• Corrente de saída até 100 mA;
• Potência 0,2 Watt;
• Faixa de temperatura operacional para TL 431C de 0° a 70°;
• A faixa de temperatura operacional para o TL 431A é de -40° a +85°.

A precisão do circuito integrado TL 431 é indicada pela sexta letra na designação:

• Precisão sem letra - 2%;
• Letra A - 1%;
• Letra B - 0,5%.

Uma aplicação tão ampla se deve ao seu baixo preço, fator de forma universal, confiabilidade e boa resistência a fatores ambientais agressivos. Mas também deve ser notada a precisão deste regulador de tensão. Isso lhe permitiu ocupar um nicho em dispositivos microeletrônicos.

O principal objetivo do TL 431 é estabilizar a tensão de referência no circuito. Desde que a tensão na entrada da fonte seja menor que a tensão nominal de referência, o transistor no módulo programável será fechado e a corrente que passa entre o cátodo e o ânodo não ultrapassará 1 mA. Caso quando voltagem de saída excederá o nível programado, o transistor será aberto e eletricidade pode passar livremente do cátodo para o ânodo.

Diagrama de fiação TL 431

Dependendo da tensão de operação do dispositivo, o esquema de conexão consistirá em um conversor de estágio único e um expansor (para dispositivos de 2,48 V) ou um modulador de pequena capacidade (para dispositivos de 3,3 V). E também, para reduzir o risco de curto-circuito, um fusível é instalado no circuito, geralmente atrás do diodo zener. A conexão física é influenciada pelo fator de forma do dispositivo no qual o circuito TL 431 será localizado e pelas condições ambiente(principalmente temperatura).

Estabilizador baseado em TL 431

O estabilizador mais simples baseado no TL 431 é um estabilizador paramétrico. Para fazer isso, dois resistores R 1, R 2 devem ser incluídos no circuito, através dos quais você pode definir a tensão de saída para TL 431 de acordo com a fórmula: U out \u003d Vref (1 + R 1 / R 2). Como pode ser visto na fórmula aqui, a tensão de saída será diretamente proporcional à relação de R 1 para R 2. O circuito integrado manterá a tensão em 2,5 V. Para o resistor R 1, o valor de saída é calculado da seguinte forma: R 1 \u003d R 2 (U out / Vref - 1).

Este circuito regulador é normalmente utilizado em fontes de alimentação com tensão ajustável. Esses reguladores de tensão no TL 431 podem ser encontrados em impressoras, plotters e fontes de alimentação industriais. Se for necessário calcular a tensão para fontes de alimentação fixas, use a fórmula Vo = (1 + R 1 / R 2) Vref.

relé de tempo

As características de precisão do TL 431 tornam possível usá-lo não exatamente para sua finalidade “direta”. Porque a corrente de entrada deste estabilizador ajustávelé de 2 a 4 μA, então, usando este microcircuito, você pode montar um relé de tempo. O papel do temporizador nele será desempenhado por R1, que carregará gradativamente após a abertura dos contatos S 1 C 1. Quando a tensão na saída do estabilizador atingir 2,5 V, o transistor DA1 será aberto, a corrente fluirá através os LEDs do optoacoplador PC 817 e o fotorresistor aberto fechará o circuito.

Estabilizador termoestável baseado em TL 431

As características técnicas do TL 431 permitem criar estabilizadores de corrente termoestáveis ​​com base nele. No qual o resistor R2 atua como um shunt de realimentação, ele mantém constantemente um valor de 2,5 V. Como resultado, o valor da corrente na carga será calculado pela fórmula In = 2,5 / R2.

Pinagem e verificação de função TL 431

O fator de forma do TL 431 e sua pinagem dependerão do fabricante. Existem opções nas antigas caixas TO-92 e novas SOT-23. Não se esqueça do análogo doméstico: o KR142EN19A também é difundido no mercado. Na maioria dos casos, a pinagem é aplicada diretamente na placa. No entanto, nem todos os fabricantes fazem isso e, em alguns casos, você terá que procurar informações sobre pinos na folha de dados de um dispositivo.

O TL 431 é um circuito integrado e consiste em 10 transistores. Por causa disso, é impossível verificar com um multímetro. Para verificar a integridade do chip TL 431, você precisa usar um circuito de teste. Claro, muitas vezes não faz sentido procurar um elemento queimado e é mais fácil substituir todo o circuito.

Programas de cálculo para TL 431

Existem muitos sites na Internet onde você pode baixar programas de calculadora para calcular os parâmetros de tensão e corrente. Eles podem indicar os tipos de resistores, capacitores, microcircuitos e outros componentes do circuito. As calculadoras TL 431 também estão disponíveis online, eles perdem em termos de funcionalidade para os programas instalados, mas se você precisar apenas de entrada / saída e valores máximos do circuito, eles darão conta dessa tarefa.

Devo dizer desde já que este artigo não é uma panacéia. Para alguns pode não funcionar.

Primeiro, falarei sobre o TL431 e para que ele serve. O TL431 é um diodo zener controlado com o qual você pode obter uma tensão estabilizada em uma ampla faixa de 2,5 volts a 36 volts. Usando este chip, você pode criar uma fonte de tensão de referência para fontes de alimentação, bem como para vários circuitos de medição.

Figura retirada da folha de dados da ON Semiconductor

Abaixo estão duas opções de ficha técnica para este chip

1. Folha de dados do semicondutor ON https://www.onsemi.com/pub/Collateral/TL431-D.PDF
2. Folha de dados da Texas Instruments http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431.pdf

A pinagem deste chip é melhor exibida na folha de dados do ON Semiconductor.

Um pequeno detalhe encontrado no datasheet da Texas Instruments

Todas as figuras têm uma inscrição “vista superior”, que se traduz como “vista superior” se você olhar desatento para a folha de dados, sem saber o que isso pode significar, pode dessoldar incorretamente na placa.

Em um dos meus circuitos, usei o chip TL431 e estava com defeito. Depois de pesquisar nos fóruns, encontrei uma maneira de verificar esse chip. E em alguns lugares vi como esse microcircuito é chamado com multímetro, mas, infelizmente, tudo isso não está certo. Também tentei primeiro verificar com um multímetro, mas imediatamente deixei de lado esse evento. E resolvi tentar verificar com o testador de componente universal, que foi adquirido anteriormente no aliexpress.

Durante o teste, fiz uma tabela. Primeiro, verifiquei no modo de dois terminais (se duas saídas forem indicadas na tabela, basta combinar as duas saídas).

Resultados da medição da primeira cópia

Medição 1 - REF; 2 - cátodo.

Medição 1 - ânodo; 2 - cátodo.

Medição 1 - REF, catodo; 2 - ânodo.

Medição 1 - REF; 2 - cátodo, ânodo.

Medição 1 - REF, 2 - ânodo, 3 - cátodo.

Os resultados da medição da segunda instância.

Há uma pequena diferença. Olhando para a mesa, você percebe um certo padrão. Por exemplo, na linha 4, este é realmente o modo de operação do TL431 para obter 2,5 volts. Mas o mais interessante é o modo de medição no modo de três terminais. Em um caso, é definido como um transistor e, no segundo caso, como uma peça que falta. O mais interessante é quando o transistor é definido: o transistor de estrutura NPN é definido, o pino REF é definido como o emissor, o ânodo como a base e o cátodo como o coletor. Entre o REF e o cátodo, o diodo é o cátodo, que é direcionado para o cátodo.

Com base nesses dados, já é possível julgar se o microcircuito é fixo ou não e também determinar a pinagem.

Boa tarde amigos!

Hoje vamos nos familiarizar com outra peça de hardware usada na tecnologia de computadores. Não é usado com tanta frequência quanto, digamos, ou, mas também notável.

O que é esta fonte de tensão de referência TL431?

Em fontes de alimentação computadores pessoais você pode encontrar um chip de fonte de tensão de referência (ION) TL431.

Você pode pensar nisso como um diodo zener ajustável.

Mas este é precisamente um microcircuito, pois nele são colocados mais de uma dezena de transistores, sem contar outros elementos.

Um diodo zener é algo que mantém (procura manter) uma tensão constante na carga. "Por que isso é necessário?" - você pergunta.

O fato é que os microcircuitos que compõem um computador - grandes e pequenos - só podem funcionar em uma determinada faixa (não muito grande) de tensões de alimentação. Se o intervalo for excedido, a falha é muito provável.

Portanto, em circuitos e componentes (não apenas no computador) são usados ​​para estabilizar a tensão.

Com uma certa faixa de tensões entre o ânodo e o cátodo (e uma certa faixa de correntes catódicas), o microcircuito fornece em sua saída ref uma tensão de referência de 2,5 V em relação ao ânodo.

Usando circuitos externos (resistores), você pode variar a tensão entre o ânodo e o cátodo em uma faixa bastante ampla - de 2,5 a 36 V.

Assim, não precisamos procurar diodos zener para uma tensão específica! Você pode simplesmente alterar os valores do resistor e obter o nível de tensão que precisamos.

Nas fontes de alimentação do computador, existe uma fonte de tensão de espera + 5VSB.

Se o plugue da fonte de alimentação estiver conectado à rede, ele estará presente em um dos pinos do conector de alimentação principal - mesmo que o computador não esteja ligado.

No entanto, alguns dos componentes placa mãe computador está sob esta tensão.

É com a ajuda dela que a parte principal da fonte de alimentação é lançada - por um sinal da placa-mãe. O chip TL431 também está frequentemente envolvido na formação dessa tensão.

Quando falha, o valor da tensão de standby pode diferir - e bastante - do valor nominal.

Como isso pode nos ameaçar?

Se a tensão + 5VSB for maior que o necessário, o computador pode “congelar”, pois parte do chipset da placa-mãe é alimentado por tensão aumentada.

Às vezes, esse comportamento do computador engana um reparador inexperiente. Afinal, ele mediu as principais tensões de alimentação da fonte de alimentação +3,3 V, +5 V, +12 V - e viu que estavam dentro da tolerância.

Ele começa a cavar em outro lugar e passa muito tempo resolvendo problemas. E bastava medir a tensão da fonte de plantão!

Lembre-se de que a tensão de +5VSB deve estar dentro da tolerância de 5%, ou seja, estão na faixa de 4,75 - 5,25 V.

Se a tensão da fonte de espera for menor do que o necessário, o computador pode não iniciar..

Como verificar TL431?

É impossível “tocar” este microcircuito como um diodo zener comum.

Para ter certeza de que funciona, você precisa montar um pequeno circuito para teste.

Neste caso, a tensão de saída na primeira aproximação é descrita pela fórmula

Vo = (1 + R2/R3) * Vref (consulte a folha de dados*), onde Vref é uma tensão de referência de 2,5 V.

Quando o botão S1 estiver fechado, a tensão de saída terá um valor de 2,5 V (tensão de referência), quando for solto, terá um valor de 5 V.

Assim, pressionando e pressionando o botão S1 e medindo o sinal na saída do circuito, você pode verificar a saúde (ou mau funcionamento) do microcircuito.

O circuito de teste pode ser feito como um módulo separado usando um conector DIP de 16 pinos com passo de 2,5 mm. As sondas de alimentação e testador são conectadas aos terminais de saída do módulo.

Para verificar o microcircuito, é necessário inseri-lo no conector, pressionar o botão e observar o visor do testador.

Se o chip não for inserido no soquete, a tensão de saída será de aproximadamente 10 V.

Isso é tudo! Simples, não é?

*Datasheet são dados de referência (folhas de dados) para componentes eletrônicos. Eles podem ser encontrados com um mecanismo de pesquisa na Internet.

Victor Geronda estava com você. Vejo você no blog!

Eu precisava de uma fonte barata de referência de tensão aqui. Depois de consultar os catálogos, optei pelo chip TL431 por 20 rublos. Agora vou lhe dizer que tipo de inseto é e como usá-lo.

TL431

TL431 é o chamado diodo zener programável. É usado como fonte de tensão de referência e fonte de alimentação para circuitos de baixa potência. É produzido por vários fabricantes e em casos diferentes, consegui da Texas Instruments no pacote SOT23.

Especificações:

Tensão de saída de 2,5 a 36 V
- corrente de operação de 1 a 100 mA
- impedância de saída 0,2 ohm
- precisão 0,5%, 1% e 2%

Possui três saídas. Dois como um diodo zener padrão - um ânodo e um cátodo. E a saída da tensão de referência, que é conectada ao cátodo ou ponto médio do divisor de tensão. Em esquemas estrangeiros, é indicado da seguinte forma:

O circuito de comutação mínimo requer um resistor e permite obter uma tensão de referência de 2,5 V.

O resistor neste circuito é calculado usando a seguinte fórmula:

onde Ist é a corrente do TL431 e Il é a corrente de carga. A corrente de entrada do pino de referência não é levada em consideração, pois é ~2 µA.

No circuito de comutação completo, mais dois resistores são adicionados ao TL431, mas, neste caso, uma tensão de saída arbitrária pode ser obtida.

Os valores do resistor do divisor de tensão e a tensão de saída do TL431 estão relacionados a seguir:

, onde Uref = 2,5 V, Iref = 2 μA. Estes são valores típicos e possuem uma certa dispersão (ver ficha técnica).

Dado o valor de um dos resistores e a tensão de saída, o valor do segundo resistor pode ser calculado.

E conhecendo a tensão de saída e a corrente de entrada, você pode calcular o valor do resistor R1:

, onde Iin é a corrente de entrada do circuito, que é a soma da corrente de operação do TL431, a corrente do divisor de tensão e a corrente de carga.

Se o TL431 for usado para obter a tensão de referência, os resistores R2 e R3 devem ser obtidos com uma precisão de 1% da série E96.

Cálculo do regulador de tensão no TL431

Dados iniciais

Tensão de entrada Uin = 9 V
Tensão de saída necessária Uout = 5 V
Corrente de carga Il = 10 mA

Dados da folha de dados:

Ist = 1..100 mA
Iref = 2 uA
Uref = 2,495 V

Cálculo

Definimos o valor do resistor R2. O valor máximo deste resistor é limitado pela corrente Iref = 2 μA. Se tomarmos o valor do resistor R2 igual a unidades / dezenas de kOhm, isso servirá. Seja R2 = 10 kOhm.

Como o TL431 é usado como fonte de alimentação, alta precisão não é necessária aqui e o termo Iref*R2 pode ser desprezado.

O valor arredondado de R3 será igual a 10 kΩ.

A corrente do divisor de tensão é Uout/(R1+R2) = 5/20000 = 250 µA.

A corrente do TL431 pode ser de 1 a 100 mA. Se considerarmos a corrente Ist > 2 mA, a corrente do divisor pode ser desprezada.

Então a corrente de entrada será igual a Iin = Ist + Il = 2 + 10 = 12 mA.

E o valor R1 = (Uin - Uout) / Iin = (9 - 5) / 0,012 = 333 Ohm. Arredonde para 300.

A potência dissipada pelo resistor R1 é (9 - 5) * 0,012 = 0,05 W. Nos outros resistores, será ainda menor.

R1 = 300 Ohms
R2 = 10 kOhm
R3 = 10 kOhm

Aproximadamente assim, sem levar em conta as nuances.

Capacidade de carga

Se você usar o TL431 e pendurar um capacitor na saída, o microcircuito pode "zumbir". Em vez de reduzir o ruído de saída, um sinal dente de serra periódico de alguns milivolts aparecerá no cátodo.

A capacitância de carga na qual o TL431 se comporta de forma estável depende da corrente do cátodo e da tensão de saída. Os possíveis valores de capacitância são mostrados na imagem da folha de dados. As áreas estáveis ​​são aquelas fora dos gráficos.