Guía detallada del regulador de voltaje TL431
2024-04-17 16071

TL431 es un chip integrado de referencia de precisión controlado de tres terminales con buena estabilidad de temperatura.Debido a su alta precisión, corriente de inquilina baja y ruido de salida, se usa ampliamente en una variedad de dispositivos electrónicos, como control automático, administración de energía y conversión de energía.Para ayudar a todos a comprender mejor a TL431, este artículo ha compilado información relevante sobre TL431.Ven y mira.

TL431 es un regulador de derivación de precisión ajustable de 2.50V a 36V producido conjuntamente por Texas Instruments Incorporated (TI) y Motorola Incorporated en los EE. UU.Tiene la capacidad de la salida de corriente ajustable y sirve como fuente de voltaje de referencia.La serie TL431 incluye TL431C, TL431AC, TL431I, TL431AI, TL431M, TL431Y, con un total de seis modelos.Estos modelos comparten una estructura de circuito interno idéntico con solo diferencias menores en los indicadores técnicos.Debido a su tamaño compacto, el voltaje de referencia ajustable de precisión y la corriente de salida grande, el TL431 se puede utilizar para diseñar una variedad de reguladores.Sus características de rendimiento incluyen un voltaje de salida ajustable continuamente hasta 36 V, un amplio rango de corriente de funcionamiento de 0.1 mA a 100 mA, una resistencia dinámica típica de 0.22 ohmios y bajo ruido de salida.Además, tiene un voltaje de entrada máximo de 37V, una corriente de operación máxima de 150 mA, un voltaje de referencia interno de 2.5V y un voltaje de salida varía de 2.5V a 30V.

La precisión de voltaje de referencia del TL431 puede alcanzar ± 2 por ciento o más, lo que le permite proporcionar voltajes de salida estables y precisos en un amplio rango de voltajes.

TL431 presenta una respuesta dinámica rápida.Puede ajustar rápidamente el voltaje de salida en respuesta a los cambios de carga de la fuente de alimentación, asegurando una salida de fuente de alimentación estable.

Como el TL431 integra un amplificador de error y una fuente de voltaje de referencia, simplifica el diseño del circuito, reduce el tamaño del circuito y reduce los costos de la fuente de alimentación.

El voltaje de salida del TL431 se puede ajustar utilizando dos resistencias externas, ofreciendo un rango de ajuste de 2.5V a 36V, adecuado para varios circuitos de suministro de alimentación.

Las clasificaciones de corriente, voltaje y potencia de cualquier dispositivo indican sus requisitos de potencia, es decir, cuánta corriente y voltaje son suficientes para su funcionamiento.La siguiente tabla proporciona las clasificaciones de corriente, potencia y voltaje del TL431.

Para medir si el rendimiento del TL431 es bueno, necesitamos identificar sus pines como terminal de referencia, ánodo y cátodo.Después de confirmar los pines, podemos seguir los pasos a continuación para medir.Primero, ajustamos el rango del multímetro al bloque RXLK, conectamos la pluma negra al ánodo y el bolígrafo rojo al cátodo.Lo que se mide en este momento es la resistencia hacia adelante del TL431.A continuación, intercambiamos los cables de la prueba, es decir, la pluma negra está conectada al cátodo y el bolígrafo rojo está conectado al ánodo.En este momento, se debe mostrar una resistencia inversa infinita.Esto significa que cuando la corriente fluye desde el ánodo al cátodo, el TL431 se puede activar normalmente;y cuando la corriente fluye desde el cátodo al ánodo, el TL431 se apaga.A continuación, todavía mantenemos el rango del multímetro en el bloque RXLK, conectamos la pluma negra al terminal de referencia y la pluma roja al cátodo.En este momento, no debería haber corriente que fluya a través de ella, es decir, no hay indicios en el medidor.Luego, cuando tocamos el bolígrafo negro con una mano y el ánodo con la otra mano, el puntero debe balancearse significativamente.Cuando se cumple esta situación, el pin tocado a mano es el terminal de referencia.El paso final es cortocircuitar el terminal de referencia y el ánodo, es decir, permitir que la corriente fluya desde el terminal de referencia y el ánodo al mismo tiempo.En este caso, si el cable de prueba negro está conectado al cátodo y el cable de prueba rojo está conectado al ánodo, generalmente habrá una caída de voltaje más pequeña;Por el contrario, si el cable de prueba negro está conectado al ánodo y el cable de prueba rojo está conectado al cátodo, generalmente habrá una caída de voltaje relativamente grande.El principio de esta medición se basa en las diferentes caídas de voltaje del TL431 durante la conducción hacia adelante e inversa.

Monitor de voltaje

Circuito de palanca

Regulador de derivación

Limitador de corriente de precisión

Regulador de derivación de alta corriente

Convertidor PWM con referencia

Regulador de series de alta corriente de precisión

El TL431 tiene tres pines, que son el terminal de referencia, el ánodo y el cátodo.Para distinguir estos tres pines, podemos organizarlos de izquierda a derecha con el logotipo que nos enfrenta.Específicamente, el terminal de referencia es el pin utilizado para ingresar el voltaje de referencia;El ánodo es el pin a través del cual fluye la corriente;y el cátodo es el pin desde el cual fluye la corriente.En aplicaciones prácticas, el cátodo generalmente está conectado al polo positivo de la fuente de alimentación a través de una resistencia limitante de corriente, mientras que el ánodo está conectado al polo negativo de la fuente de alimentación.Su diagrama de pin es el siguiente:

Pin 1 (referencia): este pin establece la clasificación de voltaje del diodo Zener.

Pin 2 (ánodo): Ánodo del diodo Zener equivalente

Pin 3 (cátodo): cátodo del diodo Zener equivalente

El TL431 es un regulador de derivación ajustable de tres terminal con excelente estabilidad.A menudo se usa como referencia de voltaje ajustable.Su estructura externa consta de tres pines: cátodo, ánodo y voltaje de referencia.La estructura interna es como se muestra en la figura.En la mayoría de las aplicaciones del TL431, el ánodo generalmente está conectado a la tierra, y una porción de la corriente del cátodo fluye a través de la fuente de corriente del espejo en la esquina inferior izquierda del diagrama de bloques.La caída de voltaje generada por esta corriente en la resistencia, más la caída de voltaje entre la base B y el emisor E del transistor, juntos constituyen el voltaje de referencia de 2.5V.La estructura de la etapa intermedia del TL431 es equivalente a un circuito de amplificador diferencial, mientras que su etapa de salida adopta una estructura de Darlington.Por lo tanto, el TL431 no solo tiene una función de referencia de voltaje integrada internamente, sino que también integra la función de un circuito de amplificador operativo.

Según su función, el TL431 consiste en un voltaje de referencia de 2.5V integrado internamente, un amplificador operacional diferencial y un transistor de colección abierto.A continuación se muestra un diagrama simplificado del TL431.Cuando el voltaje en el pasador de voltaje de referencia es más bajo que el voltaje de referencia interno de 2.5V, el amplificador operacional genera un nivel bajo, momento en el que el triodo está en el estado apagado, no fluye la corriente en el TL431 (ignorando la pequeña fugaactual);y cuando el voltaje en el pasador de voltaje de referencia es más alto que el voltaje de referencia interno, el amplificador operacional genera un nivel alto, el triodo conduce y extrae corriente desde el cátodo, y entra en la región de saturación rápidamente.Solo cuando el voltaje en el pasador de voltaje de referencia está muy cerca del voltaje de referencia, el triodo funcionará en el área de amplificación, desde el cátodo para extraer una corriente constante.El análisis muestra que en la fuente de alimentación de conmutación, la estructura original que requiere un voltaje de referencia discreto y el amplificador operacional para la retroalimentación puede ser bien reemplazado por TL431.

Al usar el TL431, debemos prestar atención a los siguientes aspectos.

La corriente mínima que fluye a través del TL431 debe mantenerse por encima de 1 mA, de lo contrario, perderá su rendimiento de regulación de voltaje.Al mismo tiempo, la corriente máxima no puede exceder los 100 mA para evitar dañar el TL431.

Dado que la corriente del cátodo mantiene el voltaje de referencia interno del TL431, y esta corriente debe ser mayor que un cierto umbral para garantizar un funcionamiento normal, se debe pagar una atención especial durante la aplicación: cuando el polo de salida del TL431 está en elEstado de corte, el cátodo aún necesita mantener una corriente de retención superior a 0.2 mA;Cuando el polo de salida está en saturación, el voltaje entre los polos debe ser al menos mayor que 2.2V para garantizar que el TL431 pueda funcionar normalmente.

Tomando el paquete común a 92 como ejemplo, el consumo máximo de energía de TL431 es 0.7W.De hecho, el consumo de energía P de TL431 en el circuito puede calcularse mediante la fórmula P = Vo*I, donde VO es el voltaje de salida e I es la corriente a través de TL431.Por lo tanto, cuando la salida no excede 5V, el TL431 puede generar una corriente máxima de 140 mA;Cuando el voltaje de salida es de 7V, solo puede generar una corriente de 10 mA debido a limitaciones de consumo de energía.Típicamente, el consumo de energía del TL431 varía de 0.5W a 1.2W.Cuando funciona a alta temperatura, alta voltaje o alta corriente, debemos prestar especial atención a la ventilación, la disipación de calor y la seguridad del circuito general para evitar la degradación o el daño del rendimiento causado por el consumo excesivo de energía.

Al seleccionar materiales y establecer, debemos dar prioridad a las resistencias de precisión del mismo tipo con un pequeño coeficiente de temperatura, bajo ruido y una gran capacidad de potencia para garantizar la estabilidad y la confiabilidad.De acuerdo con la fórmula VO = 2.5*(1+R1/R2), cuando VO es un máximo de 36V, podemos calcular que la relación máxima de R1 a R2 es 13.4, es decir, el valor máximo de R1 debe ser 13.4 vecesel de R2.Además, debido a la alta ganancia de circuito abierto y la velocidad de respuesta rápida de TL431, cuando el punto de muestreo (es decir, el punto de conexión de R1 y R2) está lejos de los dos polos, el circuito es propenso a sobrepasar a sí mismoexcitación.Por lo tanto, al diseñar y usar, debemos prestar especial atención a la ubicación del punto de muestreo para evitar esta situación.

Sí, es un diodo Zener programable.El voltaje de salida varía de 2.5 voltios a 36 voltios.La tolerancia de voltaje de salida será de ± 4 por ciento.La corriente de salida o la corriente de sumidero varían de 1 mA a 100 mA.

El TL431 es la referencia de voltaje de derivación estándar original.El TLV431 es una opción de referencia de voltaje más baja del TLV, pero también tiene algunas especificaciones diferentes.

El TL431 en una configuración de circuito abierto a menudo se usa como comparador de voltaje, monitor de subtensión, monitor de sobretensión, detector de voltaje de ventana y muchos otros tipos de usos.El TL431 es una referencia de voltaje de derivación comúnmente utilizada para estas aplicaciones.

Cuando el TL431 está dañado, si no hay reemplazo del mismo modelo, se puede reemplazar directamente con KA431, μA431, LM431, YL431, S431, etc. TL431 Las letras sufijo indican nivel de producto y rango de temperatura operativa.

Los dispositivos TL431 y TL432 son reguladores de derivación ajustables de tres terminales, con estabilidad térmica especificada sobre rangos de temperatura automotrices, comerciales y militares aplicables.El voltaje de salida se puede establecer en cualquier valor entre VREF (aproximadamente 2.5 V) y 36 V, con dos resistencias externas.