Стабилизатор ТL 431 – особенности и технические характеристики

Схема подключения и характеристики TL 431

Рабочие особенности, простота подключения в большинство схем и прекрасные характеристики смогли сделать микросхему ТL 431 очень популярным стабилизатором регулируемого типа на рынке.

С малым набором добавочных компонентов электронного типа (несколько конденсаторов и резисторов), она может обеспечивать рабочее напряжение от 2.5 до 36 В, при стабилизационном токе от 1 до 100 мА. Для того, чтобы получить большие значения на выходе микросхемы обычно добавляют транзисторы высокой мощности. Такой элемент называют еще и контролируемым программируемым стабилитроном. В первый раз его представили миру в 1977 году.

С того времени оно постоянно было усовершенствовано и теперь стало неотъемлемой частью большинства современных блоков импульсного типа питания, где проводят роль источника напряжения опорного типа. Оно может стать прекрасной заменой для диодов Зенера, в разных схемах электронного типа. Рассмотрим схему подключения ТL 431.

Содержание:

Цоколевка

Распиновка стабилизатора будет зависеть от корпусного исполнения прибора, в котором она будет размещена. Есть лишь пять разновидностей:

Для монтажа в отверстия – ТО-92.

Для монтажа поверхностного типа – SOT-8, SOT-22, SOT-25 и SOP-89.

Для схем электронного типа находящиеся внутри этих упаковок из пластика есть всего три контакта, причем первый – управляющий электрод, второй анод и третий катод. Металлических выводов у определенных видов корпусов такой микросхемы больше, и при этом они не применяются или совмещены с соседними. Как это сделано, показано на фото.

Технические параметры

Свойства

Предлагаем рассмотреть максимально допустимые рабочие свойства микросхемы. Если при его применении они будут превышены, то устройство будет неминуемо выходить из строя. Длительная эксплуатация с характеристиками, которые близки к предельному значению, тоже недопустимы. Рассмотрим их подробнее:

Напряжение выходного типа, катодное (V_КА), по отношению к анодному выводу до 37 В.
Вероятные токовые значения – для катодного значения непрерывного на выходе (I_КА) составляет 100-150 мА, а для обратного при вхождении от 50 до 10 мА.
Типичный импеданс бывает от 0.22 Ом.
Мощность рассеиваемого типа (для различных видов упаковки) Р_D: 0.75 Вт (SO-8); 0,33 Вт (SOT-23); 0,5 Вт (SOT-25); 0.8 Вт (SOT-89) и 0,78 Вт (ТО-92).
Кристаллическая температура (Т_J) – рабочая от -40 до +70 градусов (для определенных автомобильных версий).
Температура хранения составляет от -65 до +155 градусов.

Максимальную степень рассеиваемости мощности можно рассчитать по обычной формуле P_D= (T_Jmax-T_A)/ R_?JC.При этом Т_А – температура в окружающей среде.

Рекомендуемые эксплуатационные параметры

При рабочих условиях рекомендованные значения применения стабилизатора является входное напряжение опорного типа не более 36 В, катодный ток должен быть от 1 до 100 мА, а также соблюдение режимов температуры при применении. Следует учесть, что при I_КА< 5мА эта микросхема может работать нестабильно. Ниже есть электрические параметры устройства, которые замерены при температурном уровне Т_А=25 градусов.

Схемы подключения

Требуется разобраться, как работает элемент на примере простой схемы стабилизации, которая состоит непосредственно из стабилитрона и 1 резистора. В катод требуется подключить положительный, а в анод минусовой полюс для запитки. Для подключения микросхемы, на ее управляющий электрод требуется подавать опорное напряжение. Если значение стабилизатора ТL получится больше 2.5 В, то стабилитрон практически сразу откроется и начинает пропускать через себя электрический ток, которым можно запитывать требуемую нагрузку. Его значение начнет расти вместе с увеличением уровня V_in. А вот ток можно определить по формуле I_KA = (V_in— V_ref)/R. При этом напряжение выходного типа будет стабилизовано на уровне опорного, которое не более 2.5 В и вне зависимости от подаваемого на входе V_in. Максимальное значение I_KA у стабилизатора ограничено не просто 100 мА, но и мощностью корпусного рассеивания.

Расчет параметрической стабилизационной схемы

Для того, чтобы получать на выходе микросхемы большего по размеру напряжения (до 36 В), к ее катоду управляющего типа дополнительно требуется подсоединить резистивный делитель. Он сделан из двух резисторов, которые подключают между анодом и катодом. В таком случае внутреннее сопротивление стабилитрона увеличивается. Для расчета стабилизационной схемы требуются начальные данные о выходном и входном напряжения, а еще токах – нагрузки и стабилизации. Имея эти данные можно рассчитывать значения остальных электронных компонентов, которые представлены на схеме ниже. Выходное напряжение, а также номиналы сопротивлений связаны друг с другом такой формулой — V_КА= V_ref *(1 + R₁/R₂)+ Ir_ef *R₁. При этом V_ref= 2495 мВ и I_ref = 2 мкА являются типичными величинами, и они прописаны в электрических параметрах на устройстве. Сопротивление первого резистора можно взять из datasheet. Обычно берут с номиналом 10-30 кОм, причем значением первого резистора ограничено малым опорным током (2 мкА), а им часто пренебрегают для расчета стабилизационных схем. По этой причине для вычисления значения второго резистора можно применять другую формулу R₂=R₁/((V_КА/V_ref)-1).

Регулирование напряжения стабилизации

Для выстраивания схем с возможность регулирования вручную напряжения на выходе, вместо простого первого резистора устанавливают потенциометр. Номинал резистора ограничительного типа, который оказывает сопротивление току на входу, требуется рассчитать по формуле R=(V_IN-VК_А)/ I_IN. При этом I_IN = I_KA+ I_L. Несмотря на преимущества микросхемы, у нее есть достаточно существенный минус – малый ток в нагрузке, который она может выдержать. Для решения такой проблемы в схему требуется подключать полевые или мощные биполярные транзисторы. Примеры разных схем можно увидеть в видео.

Аналоги стабилизатора

Есть микросхемы отечественного производства, которые похожи по своим свойствам на рассматриваемую. Это линейный российский стабилизатор КР142ЕН19. Больше всего подойдут IR943N, ТL432 и LМ431. К устройствам с такой цоколевкой, но немного иными остальными электрическими характеристиками можно отнести НА17431А и КIА431. В роли замены еще можно попробовать применять АРL1431.

Как проверить устройство мультиметром

Эту микросхему невозможно проверить посредством мультиметра, потому что это не просто стабилитрон, а целая интегральная микросхема. Сопротивления между его выводами у различных изготовителей отличаются. По этой причине, чтобы убедиться в исправности, как правило, собирают простые схемы проверки. Для того, чтобы проверить в схеме изображения, на вход подают 12 В. Если устройство исправное, то на выходе должно быть напряжение от 4ю9 до 5 В, а если будет замыкание S₁ – 2.5 В. Мультиметр, в таком случае, требуется для измерения результатов тестирования.

Еще схему можно проверить по другому тесту со светодиодом, а при изменении сопротивления второго резистора потенциометра, на электроде управления появится 2.5 В. Диод должен скачкообразно переходить в состояние свечения. Это будет означать то, что устройство исправное. Такой принцип можно применять для того, чтобы создавать индикатор разряда аккумулятора.