TL431 ir integrēta Zener diode. Ķēdē tas spēlē atsauces sprieguma avota lomu. Piedāvātais elements parasti tiek izmantots barošanas blokos. Zenera diodes ierīce ir diezgan vienkārša. Kopumā modelis izmanto trīs izejas. Atkarībā no modifikācijas korpusā var būt līdz pat desmit tranzistoriem. Atšķirīga iezīme Tiek uzskatīts, ka TL431 ir laba termiskā stabilitāte.
2,48 V pieslēguma ķēde
2,48 V Zener diodei TL431 ir vienpakāpes pārveidotājs. Vidēji darba strāva sistēmā sasniedz 5,3 A. Rezistori signāla pārraidei var tikt izmantoti ar dažādu sprieguma vadītspēju. Stabilizācijas precizitāte šajās ierīcēs svārstās ap 2%.
Lai palielinātu Zener diodes jutību, tiek izmantoti dažādi modulatori. Parasti tiek izvēlēts dipola tips. Vidēji to kapacitāte nav lielāka par 3 pF. Tomēr šajā gadījumā daudz kas ir atkarīgs no strāvas vadītspējas. Lai samazinātu elementu pārkaršanas risku, tiek izmantoti paplašinātāji. Zenera diodes ir savienotas caur katodu.
3,3 V ierīces ieslēgšana
Zenera diodei TL431 3,3 V komutācijas ķēde ietver vienpakāpes pārveidotāja izmantošanu. Impulsu pārraidei tiek izmantoti selektīvā tipa rezistori. Zenera diodei TL431 ir arī 3,3 voltu komutācijas ķēde ar nelielu kapacitātes modulatoru. Lai samazinātu risku, tiek izmantoti drošinātāji. Parasti tie tiek uzstādīti aiz zenera diodēm.
Lai pastiprinātu signālu, nevar iztikt bez filtriem. Vidēji sliekšņa spriegums svārstās ap 5 W. Sistēmas darba strāva nav lielāka par 3,5 A. Parasti stabilizācijas precizitāte nepārsniedz 3%. Ir arī svarīgi atzīmēt, ka Zener diode var tikt savienota, izmantojot vektora adapteri. Šajā gadījumā tranzistors tiek izvēlēts no rezonanses tipa. Vidēji modulatora kapacitātei jābūt 4,2 pF. Tiristori tiek izmantoti gan fāzes, gan atvērtā tipa. Lai palielinātu strāvas vadītspēju, ir nepieciešami trigeri.
Mūsdienās šie elementi ir aprīkoti ar dažādu jaudu pastiprinātājiem. Vidēji sliekšņa spriegums sistēmā sasniedz 3,1 W. Darba strāva svārstās ap 3,5 A. Ir svarīgi ņemt vērā arī izejas pretestību. Uzrādītajam parametram jābūt ne vairāk kā 80 omi.
Savienojums ar 14 V ķēdi
Zener diodei TL431 14 V komutācijas ķēde ietver skalārā pārveidotāja izmantošanu. Vidēji sliekšņa spriegums ir 3 W. Parasti darba strāva nepārsniedz 5 A. Šajā gadījumā pieļaujamā pārslodze svārstās ap 4 Ah. Tāpat Zener diodei TL431 ir 14 V komutācijas ķēde ar viena pola un divpolu pastiprinātājiem. Lai uzlabotu vadītspēju, nevar iztikt bez tetrodes. To var izmantot ar vienu vai diviem filtriem.
A sērijas Zenera diodes
Sērija A TL431 tiek izmantota barošanas blokiem un invertoriem. Kā pārbaudīt, vai elements ir pareizi pievienots? Faktiski to var izdarīt, izmantojot testeri. Sliekšņa pretestības indikatoram jābūt 80 omi. Ierīce spēj darboties, izmantojot vienpakāpes un vektora tipa pārveidotājus. Šajā gadījumā rezistori tiek izmantoti ar plāksni.
Ja mēs runājam par parametriem, tad ķēde nepārsniedz 5 W. Šajā gadījumā darba strāva svārstās ap 3,4 A. Lai samazinātu tranzistora pārkaršanas risku, tiek izmantoti paplašinātāji. A sērijas modeļiem tie ir piemēroti tikai pārslēgšanas tipam. Lai palielinātu ierīces jutību, ir nepieciešami jaudīgi modulatori. Vidēji izejas pretestības parametrs nepārsniedz 70 omi.
CLP sērijas ierīces
Zener diodes TL431 komutācijas ķēdē ir vienpakāpes pārveidotāji. CLP modeli var atrast gan invertoros, gan daudzās sadzīves ierīcēs. Zenera diodes sliekšņa spriegums svārstās ap 3 W. Darba līdzstrāva ir 3,5 A. Elementu stabilizācijas precizitāte nepārsniedz 2,5%. Modulatori tiek izmantoti izejas signāla regulēšanai dažādi veidi. Šajā gadījumā trigerus izvēlas ar pastiprinātājiem.
ACLP sērijas Zener diodes
Zenera diodes TL431 komutācijas ķēdē ir vektoru vai skalāri pārveidotāji. Ja mēs apsveram pirmo iespēju, tad darba strāvas līmenis nav lielāks par 4 A. Šajā gadījumā stabilizācijas precizitāte ir aptuveni 4%. Signāla pastiprināšanai tiek izmantoti trigeri un tiristori.
Ja ņemam vērā savienojuma shēmu ar skalāro pārveidotāju, tad tiek izmantoti modulatori ar kapacitāti aptuveni 6 pF. Paši tranzistori ir rezonanses tipa. Signāla pastiprināšanai ir piemēroti regulāri trigeri. Ir arī svarīgi atzīmēt, ka ierīces jutība svārstās ap 20 mV.
AC modeļi
Ķiršu maiņstrāvas Zener diodes TL431 bieži izmanto dipola invertoriem. Kā pārbaudīt pievienotā elementa funkcionalitāti? To var izdarīt, izmantojot parasto testeri. Izejas pretestības parametram jābūt ne lielākam par 70 omi. Ir arī svarīgi atzīmēt, ka šīs sērijas ierīces tiek ieslēgtas, izmantojot vektora pārveidotāju.
Šajā gadījumā skalārās modifikācijas nav piemērotas. Tas lielā mērā ir saistīts ar zemo strāvas vadīšanas slieksni. Ir arī svarīgi atzīmēt, ka nominālais spriegums nepārsniedz 4 W. Darba strāva ķēdē tiek uzturēta 2 A. Lai samazinātu siltuma zudumus, tiek izmantoti dažādi tiristori. Mūsdienās tiek ražotas paplašināšanas un fāzes modifikācijas.
Modeļi ar KT-26 korpusu
Sadzīves elektroierīcēs Zener diodes TL431 bieži atrodamas ar KT-26 korpusu. Komutācijas ķēde ietver dipola modulatoru izmantošanu. Tie tiek ražoti ar dažādu strāvas vadītspēju. Sistēmas maksimālās jutības parametrs svārstās ap 430 mV.
Izejas pretestība sasniedz ne vairāk kā 70 omi. Trigerus šajā gadījumā izmanto tikai ar pastiprinātājiem. Lai samazinātu īssavienojumu risku, tiek izmantoti atvērta un slēgta tipa filtri. Zenera diode ir tieši savienota caur katodu.
KT-47 korpuss
TL431 (stabilizators) ar KT-47 korpusu ir atrodams dažādu jaudu barošanas blokos. Elementa savienojuma ķēde ietver vektoru pārveidotāju izmantošanu. Modulators ir piemērots shēmām ar kapacitāti līdz 4 pF. Ierīču tiešās izejas pretestība ir aptuveni 70 omi. Lai uzlabotu Zenera diožu vadītspēju, tiek izmantoti tikai staru tipa tetrodi. Parasti stabilizācijas precizitāte nepārsniedz 2%.
5V barošanas blokiem
5 V barošanas avotos TL431 tiek ieslēgts, izmantojot pastiprinātājus ar dažādu strāvas vadītspēju. Paši pārveidotāji ir vienpakāpes tipa. Arī dažos gadījumos tiek izmantotas vektoru modifikācijas. Vidēji izejas pretestība ir aptuveni 90 omi. Stabilizācijas precizitāte ierīcēs ir 2%. Paplašinātājus blokiem izmanto gan komutējamos, gan atvērtos veidos. Trigerus var izmantot tikai ar filtriem. Mūsdienās tos ražo ar vienu un vairākiem elementiem.
Pieslēguma shēma 10 V ierīcēm
Shēma Zener diodes pievienošanai barošanas avotam ietver vienpakāpes vai vektora pārveidotāja izmantošanu. Ja mēs apsveram pirmo iespēju, tad modulators tiek izvēlēts ar kapacitāti 4 pF. Šajā gadījumā sprūda tiek izmantota tikai ar pastiprinātājiem. Dažreiz filtrus izmanto, lai palielinātu Zener diodes jutību. Ķēdes sliekšņa spriegums ir vidēji 5,5 W. Sistēmas darba strāva svārstās ap 3,2 A.
Stabilizācijas parametrs, kā likums, nepārsniedz 3%. Ja mēs uzskatām ķēdi ar vektoru pārveidotāju, mēs nevaram iztikt bez raiduztvērēja. To var izmantot gan atvērtā, gan hromatiskā veidā. Modulators ir uzstādīts ar kapacitāti 5,2 pF. Paplašinātājs ir diezgan reti sastopams. Dažos gadījumos tas var palielināt Zener diodes jutību. Tomēr ir svarīgi ņemt vērā, ka elementa siltuma zudumi ievērojami palielinās.
Diagramma 15 V blokiem
Zenera diodes TL431 komutācijas ķēde caur 15 V bloku tiek veikta, izmantojot vienpakāpes pārveidotāju. Savukārt modulators ir piemērots ar kapacitāti 5 pF. Rezistori tiek izmantoti tikai selektīvā tipa. Ja ņemam vērā modifikācijas ar trigeriem, tad sliekšņa sprieguma parametrs nepārsniedz 3 W. Stabilizācijas precizitāte ir aptuveni 3%. Sistēmas filtri ir piemēroti gan atvērtam, gan slēgtam tipam.
Ir arī svarīgi atzīmēt, ka ķēdē var uzstādīt paplašinātāju. Mūsdienās modeļus ražo galvenokārt komutācijas tipa. Modifikācijām ar raiduztvērējiem strāvas vadītspēja nepārsniedz 4 mikronus. Šajā gadījumā Zenera diodes jutība svārstās ap 30 mV. Izejas pretestība sasniedz aptuveni 80 omi.
Auto invertoriem
Maiņstrāvas sērijai bieži tiek izmantotas Zener diodes TL431. Savienojuma ķēde šajā gadījumā ietver divciparu triožu izmantošanu. Paši filtri tiek izmantoti atvērtā veidā. Ja ņemam vērā ķēdes bez paplašinātāja, sliekšņa spriegums svārstās ap 10 W.
Tiešā darba strāva ir 4 A. Sistēmas pārslodzes parametrs ir atļauts pie 3 mA. Ja mēs apsveram modifikācijas ar paplašinātājiem, tad šajā gadījumā tiek uzstādīti lieljaudas modulatori. Rezistori tiek izmantoti kā standarta selektīvs tips.
Dažos gadījumos tiek izmantoti dažādas jaudas pastiprinātāji. Sliekšņa sprieguma parametrs, kā likums, nepārsniedz 12 W. Sistēmas izejas pretestība var svārstīties no 70 līdz 80 omi. Stabilizācijas precizitātes rādītājs ir aptuveni 2%. Sistēmu darba strāva nav lielāka par 4,5 A. Zenera diodes ir tieši savienotas caur katodu.
Integrētais stabilizators TL431 tiek izmantots galvenokārt barošanas blokos. Tomēr tam var atrast daudz vairāk lietojumprogrammu. Dažas no šīm shēmām ir sniegtas šajā rakstā.
Šajā rakstā tiks runāts par vienkāršām un noderīgām ierīcēm, kas izgatavotas, izmantojot TL431 mikroshēmas. Bet šajā gadījumā jums nav jābaidās no vārda "mikroshēma", un tam ir tikai trīs spailes, un pēc izskata tas izskatās kā vienkāršs mazjaudas tranzistors TO90 iepakojumā.
Vispirms nedaudz vēstures
Sagadījies, ka visi elektronikas inženieri zina maģiskos skaitļus 431, 494. Kas tas ir?
TEXAS INSTRUMENTS bija pusvadītāju ēras pašā sākumā. Visu šo laiku tā ir bijusi pirmajā vietā pasaules elektronisko komponentu ražošanas līderu sarakstā, stingri noturoties pirmajā desmitniekā jeb, kā mēdz teikt, pasaules TOP-10 reitingā. Pirmo integrālo shēmu tālajā 1958. gadā izveidoja šī uzņēmuma darbinieks Džeks Kilbijs.
Tagad TI ražo plašu mikroshēmu klāstu, kuru nosaukumi sākas ar prefiksiem TL un SN. Tās ir attiecīgi analogās un loģiskās (digitālās) mikroshēmas, kas uz visiem laikiem ir ienākušas TI vēsturē un joprojām tiek plaši izmantotas.
Droši vien vienu vajadzētu uzskatīt par vienu no pašiem pirmajiem “maģisko” mikroshēmu sarakstā. Šīs mikroshēmas trīs kontaktu iepakojumā ir paslēpti 10 tranzistori, un tā veiktā funkcija ir tāda pati kā parastajai Zener diodei (Zener diode).
Bet šīs komplikācijas dēļ mikroshēmai ir augstāka termiskā stabilitāte un palielināts raksturlieluma stāvums. Tās galvenā iezīme ir tāda, ka ar stabilizācijas sprieguma palīdzību var mainīt diapazonu no 2,5...30 V. Jaunākajiem modeļiem zemākais slieksnis ir 1,25 V.
TL431 izveidoja TI darbinieks Bārnijs Holands septiņdesmito gadu sākumā. Tad viņš kopēja stabilizatora mikroshēmu no cita uzņēmuma. Mēs teiktu, ka izvilkšana, nevis kopēšana. Tāpēc Bārnijs Holands aizņēmās atsauces sprieguma avotu no sākotnējās mikroshēmas un, pamatojoties uz to, izveidoja atsevišķu stabilizatora mikroshēmu. Sākumā to sauca par TL430, un pēc dažiem uzlabojumiem to sauca par TL431.
Kopš tā laika ir pagājis daudz laika, un tagad nav neviena datora barošanas avota, kurā tas nebūtu atradis pielietojumu. To var izmantot arī gandrīz visos mazjaudas komutācijas barošanas avotos. Viens no šiem avotiem tagad ir katrā mājā — tas ir mobilajiem tālruņiem. Var tikai apskaust tādu ilgmūžību. 1. attēlā parādīta TL431 funkcionālā diagramma.
1. attēls. TL431 funkcionālā diagramma.
Bārnijs Holands radīja arī ne mazāk slaveno un joprojām pieprasīto TL494 mikroshēmu. Šis ir push-pull PWM kontrolieris, uz kura pamata ir izveidoti daudzi komutācijas barošanas bloku modeļi. Tāpēc arī skaitlis 494 ir pamatoti klasificēts kā “maģisks”.
Tagad pāriesim pie dažādu dizainu, kuru pamatā ir TL431 mikroshēma.
Indikatori un trauksmes signāli
Mikroshēmu TL431 var izmantot ne tikai paredzētajam mērķim kā Zener diode barošanas blokos. Pamatojoties uz to, iespējams izveidot dažādus gaismas indikatorus un pat skaņas signālus. Ar šādu ierīču palīdzību jūs varat uzraudzīt daudz dažādu parametru.
Pirmkārt, tas ir vienkārši elektriskais spriegums. Ja kādu fizisku lielumu attēlo sprieguma veidā, izmantojot sensorus, tad var izgatavot ierīci, kas kontrolē, piemēram, ūdens līmeni traukā, temperatūru un mitrumu, šķidruma vai gāzes apgaismojumu vai spiedienu.
Šādas signalizācijas ierīces darbība ir balstīta uz faktu, ka tad, kad spriegumam uz Zenera diodes DA1 vadības elektroda (kontakts 1) ir mazāks par 2,5 V, Zenera diode ir aizvērta, caur to plūst tikai neliela strāva, jo likums, ne vairāk kā 0,3...0,4 mA. Bet ar šo strāvu pietiek, lai HL1 LED spīdētu ļoti vāji. Lai izvairītos no šīs parādības, pietiek paralēli gaismas diodei pievienot rezistoru ar pretestību aptuveni 2...3 KOhm. Pārsprieguma trauksmes shēma ir parādīta 2. attēlā.
2. attēls. Pārsprieguma trauksme.
Ja spriegums pie vadības elektroda pārsniedz 2,5 V, Zener diode tiks atvērta un iedegsies HL1 LED. nepieciešamo strāvas ierobežojumu caur Zener diodi DA1 un LED HL1 nodrošina rezistors R3. Zenera diodes maksimālā strāva ir 100 mA, savukārt tas pats parametrs HL1 LED ir tikai 20 mA. No šī nosacījuma tiek aprēķināta rezistora R3 pretestība. precīzāk, šo pretestību var aprēķināt, izmantojot tālāk norādīto formulu.
R3 = (Upit - Uhl - Uda)/Ihl. Šeit tiek izmantoti šādi apzīmējumi: Upit - barošanas spriegums, Uhl - tiešā sprieguma kritums pāri LED, Uda spriegums atvērtajā mikroshēmā (parasti 2V), Ihl LED strāva (iestatīts 5...15 mA robežās). Tāpat nevajadzētu aizmirst, ka Zener diodes TL431 maksimālais spriegums ir tikai 36 V. Šo parametru arī nevar pārsniegt.
Trauksmes līmenis
Spriegums vadības elektrodā, pie kura iedegas HL1 LED (Uз), tiek iestatīts ar dalītāju R1, R2. Dalītāja parametrus aprēķina pēc formulas:
R2 = 2,5*R1/(Uз - 2,5). Lai precīzāk pielāgotu reakcijas slieksni, R2 vietā varat uzstādīt regulēšanas rezistoru, kura nominālvērtība ir pusotru reizi lielāka par aprēķināto. Pēc tinktūras izgatavošanas to var aizstāt ar pastāvīgu rezistoru, kura pretestība ir vienāda ar trimmera ievadītās daļas pretestību.
Dažreiz ir nepieciešams kontrolēt vairākus sprieguma līmeņus. Šajā gadījumā būs nepieciešami trīs šādi trauksmes signāli, no kuriem katrs ir konfigurēts savam spriegumam. Tādā veidā ir iespējams izveidot veselu rādītāju rindu, lineāru skalu.
Lai darbinātu indikācijas ķēdi, kas sastāv no LED HL1 un rezistora R3, varat izmantot atsevišķu barošanas avotu, pat nestabilizētu. Šajā gadījumā kontrolētais spriegums tiek pievadīts ķēdes rezistora R1 augšējai spailei, kas ir jāatvieno no rezistora R3. Izmantojot šo savienojumu, kontrolētais spriegums var svārstīties no trim līdz vairākiem desmitiem voltu.
3. attēls. Zemsprieguma indikators.
Atšķirība starp šo ķēdi un iepriekšējo ir tāda, ka gaismas diode tiek ieslēgta atšķirīgi. Šo pārslēgšanas veidu sauc par apgrieztu, jo LED iedegas, kad mikroshēma ir aizvērta. Ja kontrolētais spriegums pārsniedz dalītāja R1, R2 iestatīto slieksni, mikroshēma ir atvērta, un strāva plūst caur rezistoru R3 un mikroshēmas tapām 3 - 2 (katods - anods).
Šajā gadījumā mikroshēmā ir sprieguma kritums par 2 V, kas nav pietiekami, lai apgaismotu LED. Lai nodrošinātu, ka gaismas diode neiedegas, ar to virknē ir uzstādītas divas diodes. Dažu veidu gaismas diodes, piemēram, zilas, baltas un daži zaļas, iedegas, ja spriegums pār tiem pārsniedz 2,2 V. Šajā gadījumā diožu VD1, VD2 vietā tiek uzstādīti stieples džemperi.
Kad kontrolētais spriegums kļūst mazāks par dalītāja R1 iestatīto, R2 mikroshēma tiks aizvērta, spriegums tās izejā būs daudz lielāks par 2 V, tāpēc iedegsies HL1 gaismas diode.
Ja nepieciešams tikai uzraudzīt sprieguma izmaiņas, indikatoru var salikt saskaņā ar shēmu, kas parādīta 4. attēlā.
4. attēls. Sprieguma maiņas indikators.
Šis indikators izmanto divu krāsu LED HL1. Ja uzraudzītais spriegums pārsniedz sliekšņa vērtību, iedegas sarkanā gaismas diode, un, ja spriegums ir zems, iedegas zaļā gaismas diode.
Gadījumā, ja spriegums ir tuvu noteiktam slieksnim (apmēram 0,05...0,1 V), abi indikatori nodziest, jo Zenera diodes pārvades raksturlielumam ir ļoti specifisks slīpums.
Ja nepieciešams pārraudzīt izmaiņas jebkurā fiziskais daudzums, tad rezistoru R2 var aizstāt ar sensoru, kas ietekmē maina pretestību vidi. Līdzīga ierīce ir parādīta 5. attēlā.
5. attēls. Vides parametru monitoringa shēma.
Parasti viena diagramma parāda vairākus sensorus vienlaikus. Ja tas notiks, tas izdosies. Kamēr apgaismojums ir augsts, fototranzistors ir atvērts un tā pretestība ir zema. Tāpēc spriegums pie vadības tapas DA1 ir mazāks par slieksni, kā rezultātā LED neiedegas.
Samazinoties apgaismojumam, palielinās fototranzistora pretestība, kas noved pie sprieguma palielināšanās vadības tapā DA1. Kad šis spriegums pārsniedz slieksni (2,5 V), Zener diode atveras un iedegas LED.
Ja fototranzistora vietā ierīces ieejai ir pievienots termistors, piemēram, MMT sērija, jūs saņemsiet temperatūras indikatoru: kad temperatūra pazeminās, iedegsies gaismas diode.
To pašu shēmu var izmantot kā, piemēram, zemi. Lai to izdarītu, termistora vai fototranzistora vietā ir jāpievieno nerūsējošā tērauda elektrodi, kas ir iestrēguši zemē noteiktā attālumā viens no otra. Kad augsne izžūst līdz iestatīšanas laikā noteiktajam līmenim, iedegsies gaismas diode.
Ierīces reakcijas slieksnis visos gadījumos tiek iestatīts, izmantojot mainīgo rezistoru R1.
Papildus uzskaitītajiem gaismas indikatoriem TL431 mikroshēmā ir iespējams arī salikt skaņas indikatoru. Šāda indikatora diagramma ir parādīta 6. attēlā.
6. attēls. Šķidruma līmeņa skaņas indikators.
Lai uzraudzītu šķidruma, piemēram, ūdens, līmeni vannā, ķēdei ir pievienots sensors, kas izgatavots no divām nerūsējošā tērauda plāksnēm, kas atrodas vairāku milimetru attālumā viena no otras.
Kad ūdens sasniedz sensoru, tā pretestība samazinās, un mikroshēma pāriet lineārā režīmā caur rezistoriem R1 R2. Tāpēc pašģenerācija notiek pjezokeramikas emitera HA1 rezonanses frekvencē, pie kuras atskanēs skaņas signāls.
Izstarotāju ZP-3 var izmantot kā emitētāju. Ierīce tiek darbināta ar spriegumu 5...12 V. Tas ļauj to darbināt pat no galvaniskiem akumulatoriem, kas ļauj to izmantot dažādas vietas, tostarp vannas istabā.
TL434 mikroshēmas galvenā pielietojuma joma, protams, ir barošanas avoti. Bet, kā redzam, mikroshēmas iespējas ar to neaprobežojas.
Boriss Aladiškins
Mikroshēma TL431- Šī ir regulējama zenera diode. Izmanto kā atsauces sprieguma avotu dažādās barošanas ķēdēs.
TL431 specifikācijas
- izejas spriegums: 2,5…36 volti;
- izejas pretestība: 0,2 omi;
- tiešā strāva: 1…100 mA;
- kļūda: 0,5%, 1%, 2%;
TL431 ir trīs spailes: katods, anods, ieeja.
Analogi TL431
TL431 vietējie analogi ir:
- KR142EN19A
- K1156ER5T
Ārzemju analogi ietver:
- KA431AZ
- KIA431
- HA17431VP
- IR9431N
- AME431BxxxxBZ
- AS431A1D
- LM431BCM
TL431 pieslēguma shēmas
TL431 Zener diodes mikroshēmu var izmantot ne tikai strāvas ķēdēs. Pamatojoties uz TL431, jūs varat izveidot visu veidu gaismas un skaņas signālu ierīces. Ar šādu konstrukciju palīdzību iespējams kontrolēt daudz dažādu parametru. Visvienkāršākais parametrs ir sprieguma kontrole.
Pārvēršot kādu fizisko indikatoru par sprieguma indikatoru, izmantojot dažādus sensorus, iespējams izgatavot ierīci, kas uzrauga, piemēram, temperatūru, mitrumu, šķidruma līmeni traukā, apgaismojuma pakāpi, gāzes un šķidruma spiedienu. Zemāk mēs piedāvājam vairākas shēmas vadāmās zenera diodes TL431 pievienošanai.
Šī ķēde ir strāvas stabilizators. Rezistors R2 darbojas kā šunts, uz kura atgriezeniskās saites dēļ tiek izveidots 2,5 voltu spriegums. Tā rezultātā mēs iegūstam līdzstrāvu pie izejas, kas vienāda ar I=2,5/R2.
Pārsprieguma indikators
Šī indikatora darbība ir organizēta tā, ka tad, kad potenciāls pie vadības kontakta TL431 (pin 1) ir mazāks par 2,5 V, Zener diode TL431 ir bloķēta, caur to iet tikai neliela strāva, parasti mazāka par 0,4 mA. . Tā kā šī strāvas vērtība ir pietiekama, lai gaismas diode iedegtos, lai no tā izvairītos, jums vienkārši jāpieslēdz 2...3 kOhm pretestība paralēli LED.
Ja vadības tapai pievadītais potenciāls pārsniedz 2,5 V, atvērsies TL431 mikroshēma un sāks iedegties HL1. Pretestība R3 rada vēlamo strāvas ierobežojumu, kas plūst caur HL1 un Zener diodi TL431. Maksimālā strāva, kas iet caur Zener diodi TL431, ir aptuveni 100 mA. Bet LED maksimālā pieļaujamā strāva ir tikai 20 mA. Tāpēc LED ķēdei ir jāpievieno strāvu ierobežojošs rezistors R3. Tās pretestību var aprēķināt, izmantojot formulu:
R3 = (Upit. – Uh1 – Uda)/Ih1
kur Upit. – barošanas spriegums; Uh1 – sprieguma kritums pāri LED; Uda – spriegums atvērtā TL431 (apmēram 2 V); Ih1 – LED nepieciešamā strāva (5...15mA). Ir arī jāatceras, ka TL431 Zener diodei maksimālais pieļaujamais spriegums ir 36 V.
Sprieguma Uz lielumu, pie kura tiek iedarbināta trauksme (iedegas gaismas diode), nosaka pretestību R1 un R2 dalītājs. Tās parametrus var aprēķināt, izmantojot formulu:
R2 = 2,5 x Rl/(Uз — 2,5)
Ja jums ir nepieciešams precīzi iestatīt reakcijas līmeni, pretestības R2 vietā ir jāinstalē apgriešanas rezistors ar lielāku pretestību. Pēc precīzās regulēšanas pabeigšanas šo trimmeri var aizstāt ar pastāvīgu.
Dažreiz ir nepieciešams pārbaudīt vairākas sprieguma vērtības. Šajā gadījumā jums būs nepieciešamas vairākas līdzīgas signalizācijas ierīces TL431, kas konfigurētas savam spriegumam.
TL431 izmantojamības pārbaude
Izmantojot iepriekš minēto shēmu, varat pārbaudīt TL431, aizstājot R1 un R2 ar vienu 100 kOhm mainīgo rezistoru. Ja, pagriežot mainīgā rezistora slīdni, iedegas LED, tad TL431 darbojas.
Zemsprieguma indikators
Atšķirība starp šo ķēdi un iepriekšējo ir tāda, ka gaismas diode ir savienota atšķirīgi. Šo savienojumu sauc par apgrieztu, jo LED iedegas tikai tad, kad TL431 mikroshēma ir bloķēta.
Ja uzraudzītā sprieguma vērtība pārsniedz dalītāja Rl un R2 noteikto līmeni, TL431 mikroshēma atveras un strāva plūst caur pretestību R3 un TL431 mikroshēmas tapām 3-2. Šobrīd mikroshēmā ir aptuveni 2 V sprieguma kritums, un ar to acīmredzami nepietiek, lai iedegtu LED. Lai pilnībā novērstu gaismas diodes degšanu, tā ķēdē ir papildus iekļautas 2 diodes.
Brīdī, kad pētāmā vērtība ir mazāka par dalītāja Rl un R2 noteikto slieksni, TL431 mikroshēma aizvērsies, un tās izejas potenciāls būs ievērojami lielāks par 2V, kā rezultātā iedegsies HL1 LED. uz augšu.
Sprieguma maiņas indikators
Ja jums ir jāuzrauga tikai sprieguma izmaiņas, ierīce izskatīsies šādi:
Šajā shēmā tiek izmantota divu krāsu LED HL1. Ja potenciāls ir zem sliekšņa, ko nosaka sadalītājs R1 un R2, iedegas gaismas diode zaļš, ja virs sliekšņa vērtības, LED iedegas sarkanā krāsā. Ja gaismas diode neiedegas vispār, tas nozīmē, ka kontrolētais spriegums ir norādītā sliekšņa līmenī (0,05...0,1V).
Darbs ar TL431 sensoriem
Ja ir nepieciešams uzraudzīt izmaiņas kādā fizikālā procesā, tad šajā gadījumā pretestība R2 ir jāmaina uz sensoru, kam raksturīga pretestības maiņa ārējās ietekmes dēļ.
Šāda moduļa piemērs ir sniegts zemāk. Apkopojot darbības principu, šajā diagrammā ir parādīti dažādi sensori. Piemēram, ja izmantojat kā sensoru, tad in galu galā jūs iegūsit foto releju, kas reaģē uz apgaismojuma pakāpi. Kamēr apgaismojums ir augsts, fototranzistora pretestība ir zema.
Rezultātā spriegums pie vadības kontakta TL431 ir zemāks par norādīto līmeni, tāpēc LED neiedegas. Samazinoties apgaismojumam, palielinās fototranzistora pretestība. Šī iemesla dēļ Zener diodes TL431 vadības kontakta potenciāls palielinās. Kad reakcijas slieksnis (2,5 V) tiek pārsniegts, iedegas HL1.
Šo ķēdi var izmantot kā augsnes mitruma sensoru. Šajā gadījumā fototranzistora vietā ir jāpievieno divi nerūsējošie elektrodi, kas ir iestrēguši zemē nelielā attālumā viens no otra. Pēc augsnes izžūšanas palielinās pretestība starp elektrodiem, un tas izraisa TL431 mikroshēmas darbību un iedegas LED.
Ja kā sensoru izmantojat termistoru, no šīs ķēdes varat izveidot termostatu. Ķēdes reakcijas līmeni visos gadījumos nosaka rezistors R1.
TL431 ķēdē ar skaņas indikāciju
Papildus iepriekš minētajām apgaismojuma ierīcēm TL431 mikroshēmā varat izveidot arī skaņas indikatoru. Šādas ierīces diagramma ir parādīta zemāk.
Šo skaņas signālu var izmantot, lai uzraudzītu ūdens līmeni jebkurā traukā. Sensors sastāv no diviem nerūsējošajiem elektrodiem, kas atrodas 2-3 mm attālumā viens no otra.
Tiklīdz ūdens pieskaras sensoram, tā pretestība samazināsies, un mikroshēma TL431 pāries lineārā darba režīmā caur pretestībām R1 un R2. Šajā sakarā emitētāja rezonanses frekvencē parādās pašģenerācija un tiks dzirdams skaņas signāls.
Kalkulators TL431
Lai atvieglotu aprēķinus, varat izmantot kalkulatoru:
(103,4 Kb, lejupielādes: 21 594)
(702,6 Kb, lejupielādes: 14 619)
Integrālo shēmu ražošana sākās tālajā 1978. gadā un turpinās līdz pat šai dienai. Mikroshēma ļauj ražot dažādi veidi signalizācijas un lādētāji ikdienas lietošanai. Mikroshēmu tl431 plaši izmanto sadzīves tehnikā: monitoros, magnetofonos, planšetdatoros. TL431 ir sava veida programmējams sprieguma regulators.
Savienojuma shēma un darbības princips
Darbības princips ir diezgan vienkāršs. Stabilizatoram ir nemainīgs atsauces spriegums, un, ja piegādātais spriegums ir mazāks par šo nominālo vērtību, tranzistors tiks aizvērts un neļaus plūst strāvai. To var skaidri redzēt nākamajā diagrammā.
Ja šī vērtība tiek pārsniegta, tiks atvērta regulējamā zenera diode P-N krustojums tranzistors, un strāva plūdīs tālāk uz diode, no plusa līdz mīnusam. Izejas spriegums būs nemainīgs. Attiecīgi, ja strāva nokrītas zem atsauces sprieguma, vadāmais darbības pastiprinātājs izslēgsies.
Pinout un tehniskie parametri
Operacionālais pastiprinātājs ir pieejams dažādos iepakojumos. Sākotnēji tas bija TO-92 korpuss, bet laika gaitā tas tika aizstāts ar jaunāku versiju SOT-23. Zemāk ir korpusu tapas un veidi, sākot ar “senāko” un beidzot ar atjaunināto versiju.
Attēlā redzams, ka tl431 spraudnis mainās atkarībā no korpusa veida. tl431 ir vietējie analogi KR142EN19A, KR142EN19A. Ir arī ārvalstu analogi tl431: KA431AZ, KIA431, LM431BCM, AS431, 3s1265r, kas nekādā ziņā nav zemāki par vietējo versiju.
TL431 raksturojums
Šis darbības pastiprinātājs darbojas no 2,5 V līdz 36 V. Pastiprinātāja darba strāva svārstās no 1A līdz 100 mA, bet ir viens svarīga nianse: ja ir nepieciešama stabilitāte stabilizatora darbībā, tad strāva ieejā nedrīkst būt zemāka par 5 mA. TL431 ir atsauces sprieguma vērtība ko nosaka marķējuma sestais burts:
- Ja burta nav, tad precizitāte ir 2%.
- Burts A marķējumā norāda - 1% precizitāti.
- Burts B norāda - 0,5% precizitāti.
Sīkāk tehniskās specifikācijas parādīts 4. att
Tl431A aprakstā var redzēt, ka strāvas vērtība ir diezgan maza un sastāda norādītos 100 mA, un jaudas daudzums, ko šie korpusi izkliedē, nepārsniedz simtiem milivatu. Ar to nepietiek. Ja jāstrādā ar nopietnākām strāvām, tad pareizāk būtu izmantot jaudīgus tranzistorus ar uzlabotiem parametriem.
Stabilizatora pārbaude
Tūlīt rodas aktuāls jautājums: kā pārbaudīt tl431 ar multimetru. Kā liecina prakse, jūs nevarēsit pārbaudīt tikai ar multimetru. Lai pārbaudītu tl431 ar multimetru, jums jāsamontē ķēde. Lai to izdarītu, jums būs nepieciešami: trīs rezistori (viens no tiem ir trimeris), LED vai spuldze un 5 V līdzstrāvas avots.
Rezistors R3 jāizvēlas tā, lai tas ierobežotu strāvu līdz 20 mA strāvas ķēdē. Tās nominālvērtība ir aptuveni 100 omi. Rezistori R2 un R3 darbojas kā balansētājs. Tiklīdz spriegums pie vadības elektroda būs 2,5 V, atvērsies LED pāreja un caur to plūdīs spriegums. Šī shēma ir laba, jo gaismas diode darbojas kā indikators.
Līdzstrāvas avots - 5V ir fiksēts, un tl431 mikroshēmu var vadīt, izmantojot mainīgo rezistoru R2. Ja mikroshēmai netiek piegādāta strāva, diode neiedegas. Pēc tam, kad pretestība ir mainīta, izmantojot trimmeri, iedegas LED. Pēc tam multimetrs jāieslēdz līdzstrāvas mērīšanas režīmā un mēra spriegumu vadības spailē, kam jābūt 2,5. Ja ir spriegums un gaismas diode ir ieslēgta, elementu var uzskatīt par funkcionējošu.
Pamatojoties uz darbības strāvas pastiprinātāju tl431, varat izveidot vienkāršu stabilizatoru. Lai izveidotu nepieciešamo U vērtību, būs nepieciešami trīs rezistori. Ir nepieciešams aprēķināt stabilizatora ieprogrammētā sprieguma nominālvērtību. Aprēķinu var veikt, izmantojot formulu: Uout=Vref(1 + R1/R2). Saskaņā ar formulu U izejā ir atkarīgs no R1 un R2 vērtībām. Jo lielāka ir R1 un R2 pretestība, jo zemāks ir izejas posma spriegums. Saņemot vērtējumu R2, R1 vērtību var aprēķināt šādi: R1=R2(Uout/Vref – 1). Regulējamo stabilizatoru var aktivizēt trīs veidos.
Jāņem vērā svarīga nianse: pretestību R3 var aprēķināt, izmantojot formulu, pēc kuras tika aprēķināti R2 un R2 vērtējumi. Izejas posmā nevajadzētu uzstādīt polāru vai nepolāru elektrolītu, lai izvairītos no traucējumiem izejā.
Mobilā telefona lādētājs
Stabilizatoru var izmantot kā sava veida strāvas ierobežotāju. Šis īpašums noderēs mobilo tālruņu uzlādes ierīcēs.
Ja spriegums izejas posmā nesasniedz 4,2 V, strāva strāvas ķēdēs ir ierobežota. Pēc deklarētā 4,2 V sasniegšanas stabilizators samazina sprieguma vērtību - tāpēc arī strāvas vērtība samazinās. Shēmas elementi VT1 VT2 un R1-R3 ir atbildīgi par strāvas vērtības ierobežošanu ķēdē. Pretestība R1 apiet VT1. Pēc 0,6 V pārsniegšanas VT1 elements atveras un pakāpeniski ierobežo sprieguma padevi bipolārajam tranzistoram VT2.
Pamatojoties uz tranzistoru VT3, pašreizējā vērtība strauji samazinās. Pārejas pakāpeniski noslēdzas. Spriegums samazinās, kas izraisa strāvas kritumu. Tiklīdz U tuvojas 4,2 V, stabilizators tl431 sāk samazināt savu vērtību ierīces izejas posmos, un uzlāde apstājas. Lai izgatavotu ierīci, jums jāizmanto šāds elementu komplekts:
Nepieciešams pievērsiet īpašu uzmanību tranzistoram az431. Lai vienmērīgi samazinātu spriegumu izejas posmos, ieteicams uzstādīt az431 tranzistora datu lapu, kas redzama tabulā.
Tieši šis tranzistors vienmērīgi samazina spriegumu un strāvu. Šī elementa strāvas-sprieguma raksturlielumi ir labi piemēroti uzdevuma risināšanai.
Operacionālais pastiprinātājs TL431 ir daudzfunkcionāls elements un ļauj projektēt dažādas ierīces: mobilo telefonu lādētājus, signalizācijas sistēmas un daudz ko citu. Kā liecina prakse, darbības pastiprinātājam ir labas īpašības un nav zemāks par ārvalstu analogiem.
TL431 datu lapas mikroshēma tika izveidota 70. gadu beigās, taču līdz mūsdienām to plaši izmanto radioamatieru darbībā un rūpniecībā. Šī mikroshēma ir integrēts regulējams stabilizators, ko plaši izmanto dažādos barošanas blokos.
Darba apraksts
TL431 datu lapā ir tikai trīs tapas, bet tās korpusā ir paslēpti desmit tranzistori (komparators). Šīs ierīces un parastā stabilizatora funkcijas ir līdzīgas. Tomēr, pateicoties šai komplikācijai, mikroshēmā ir vairāk augsts līmenis termiskā stabilitāte, kā arī palielināts raksturlieluma slīpums. Šādas ierīces galvenā iezīme ir iespēja, izmantojot ārējo dalītāju, mainīt stabilizācijas spriegumu 2,5–30 V robežās. Dažiem modeļiem zemākais slieksnis var būt 1,25 V. Produktā TL431 datu lapā integrētā salīdzinājuma shēma sastāv no šādas sastāvdaļas:
- iebūvēts 2,5 V atsauces sprieguma avots (ļoti stabils), kas savienots ar salīdzinājuma apgriezto ieeju;
- viena tiešā līmeņa ievade;
- pie salīdzinājuma izejas ir tranzistors, kura emitētājs un kolektors ir apvienoti ar jaudas kontaktiem;
- diode aizsardzībai pret polaritātes maiņu.
Tranzistora maksimālā slodzes strāva ir 100 mA, bet maksimālais spriegums 36 V. Lai iebūvētais komparators darbotos (attiecīgi atveras tranzistors pie mikroshēmas izejas), ir nepieciešams
o izmantot atsauci tās ievadei. Mikroshēmas ieejā ir iekļauts rezistors, kas sastāv no diviem, tas sadala sprieguma vērtību uz pusi. Tas nozīmē, ka komparators atvērsies, kad ķēdes ieejā nonāks 5 V, un pie dalītāja izejas mēs iegūstam 2,5 V. Ja palielināsiet rezistora pretestību, tad ir nepieciešams arī palielināt barošanas spriegumu. Izrādās, ka šī mikroshēma var darboties kā Zener diode diapazonā no 2,5 līdz 36 V.
Mērķis un piemērošanas joma
Nav neviena, kam nebūtu TL431 datu lapas mikroshēmas. To var atrast arī gandrīz visos ieslēdzošajos mazjaudas avotos, piemēram, mobilo tālruņu lādētājos. Šīs mikroshēmas var izmantot ne tikai paredzētajam mērķim (zenera diode barošanas avotiem), bet arī, lai uz to pamata izveidotu dažādus gaismas indikatorus un skaņas signālus. Ar šādu ierīču palīdzību tiek uzraudzīti daudzi dažādi parametri (bet galvenais ir spriegums). Ir daudzas shēmas, kuru pamatā ir TL431 datu lapa, pateicoties kurām jūs varat salikt ierīces, kas kontrolē šķidruma līmeni traukā, mitrumu un temperatūru, gāzes vai šķidruma spiedienu un apgaismojumu. Uzskaitītās iespējas nav vienīgās iespējamās, šīs mikroshēmas pielietojums patiesībā ir diezgan plašs, viss ir atkarīgs no dizainera vēlmēm.
Ļoti bieži iesācēji radio amatieri interesējas par to, kas var aizstāt TL431. Protams, pastāv analogs. Tādējādi jūs varat izmantot importētos produktus KA431 un sadzīves ierīces KR142EN19A, K1156ER5x.
Apkoposim to
Uzņēmums TEXAS INSTRUMENTS ir ļoti uzticams, tam ir plašs darbības diapazons, viegli darbināms, un pats galvenais, par pieņemamu cenu. Pateicoties tā īpašībām, tas tiek ražots vairāk nekā četrdesmit gadus un joprojām ir pieprasīts.
