Ako funguje skratový regulátor TL431, údajový list, použitie

V tomto príspevku sa dozvieme, ako IC integrovaný bočník pracuje typicky v obvodoch SMPS. Berieme si príklad populárneho zariadenia TL431 a pokúsime sa pochopiť jeho použitie v elektronických obvodoch prostredníctvom niekoľkých jeho aplikačných poznámok.

Elektrické špecifikácie

Technicky prístroj TL431 sa nazýva programovateľný bočníkový regulátor, zjednodušene ho možno chápať ako nastaviteľnú zenerovu diódu.

Dozvieme sa viac o jeho špecifikáciách a poznámkach k aplikácii.

Modelu TL431 sa pripisujú nasledujúce hlavné vlastnosti:

• Výstupné napätie je nastaviteľné alebo programovateľné od 2,5 V (minimálna referencia) do 36 voltov.
• Výstupná impedancia nízka dynamika, okolo 0,2 Ohm.
• Pracovná kapacita umývadla do maxima 100 mA
• Na rozdiel od bežných zenerov je tvorba hluku zanedbateľná.
• Rýchle prepínanie odozvy.

Ako funguje IC TL431?

TL431 je trojpinový tranzistorový (napríklad BC547) nastaviteľný alebo programovateľný regulátor napätia.
Výstupné napätie je možné dimenzovať iba pomocou dvoch rezistorov cez určené vývody zariadenia.

Nasledujúca schéma zobrazuje vnútornú blokovú schému zariadenia a tiež označenia pinov.

Nasledujúca schéma zobrazuje pripájanie skutočného zariadenia. Pozrime sa, ako je možné toto zariadenie nakonfigurovať do praktických obvodov.

Príklady obvodov používajúcich TL431

Obvod uvedený nižšie ukazuje, ako je možné vyššie uvedené zariadenie TL431 použiť ako typický bočníkový regulátor.

Vyššie uvedený obrázok ukazuje, ako pomocou iba niekoľkých rezistorov môže byť TL431 zapojený ako bočníkový regulátor na generovanie výstupov od 2,5 do 36 v. R1 je premenný rezistor, ktorý sa používa na nastavenie výstupného napätia.

Sériový rezistor na kladnom vstupe napájania sa dá vypočítať pomocou Ohmovho zákona:

R = Vi / I = Vi / 0,1

Tu je Vi napájací vstup, ktorý musí byť nižší ako 35 V. 0,1 alebo 100 mA je maximálna špecifikácia posunovacieho prúdu IC a R je odpor v ohmoch.

Výpočet odporov regulátora bočníka

Nasledujúci vzorec platí na získanie hodnôt rôznych komponentov použitých na stanovenie bočného napätia.

Vo = (1 + R1 / R2) Vref

V prípade, že je potrebné použiť 78XX v spojení so zariadením, je možné použiť nasledujúci obvod:

Uzemnenie katódy TL431 je spojené s uzemňovacím kolíkom 78XX. Výstup z integrovaného obvodu 78XX je prepojený so sieťou deliča potenciálov, ktorá určuje výstupné napätie.

Súčiastky je možné identifikovať podľa vzorca zobrazeného na diagrame.

Vyššie uvedené konfigurácie sú obmedzené na maximálny prúd 100 mA na výstupe. Na získanie vyššieho prúdu sa môže použiť tranzistorová vyrovnávacia pamäť, ako je znázornené v nasledujúcom obvode.

Vo vyššie uvedenom diagrame je väčšina umiestnení častí podobná prvému návrhu regulátora bočníka, až na to, že tu je katóda opatrená kladným rezistorom a bod sa tiež stáva základnou spúšťou pripojeného vyrovnávacieho tranzistora.

Výstupný prúd bude závisieť od veľkosti prúdu, ktorý je tranzistor schopný klesnúť.

Na vyššie uvedenom diagrame vidíme dva odpory, ktorých hodnoty nie sú uvedené, jeden v sérii so vstupným napájacím vedením, druhý na základni PNP tranzistora.

Rezistor na vstupnej strane obmedzuje maximálny prípustný prúd, ktorý je možné potlačiť alebo posunúť pomocou PNP tranzistora. To je možné vypočítať rovnakým spôsobom, ako bolo uvedené vyššie pre prvý regulačný diagram TL431. Tento rezistor chráni tranzistor pred horením v dôsledku skratu na výstupe.

Rezistor na báze tranzistora nie je kritický a môže ľubovoľne zvoliť čokoľvek medzi 1k a 4k7.

Oblasti použitia IC TL431

Aj keď je možné vyššie uvedené konfigurácie použiť na akomkoľvek mieste, kde je potrebné presné nastavenie napätia a referencie, v súčasnosti sa v obvodoch SMPS vo veľkej miere používa na generovanie presného referenčného napätia pre pripojený optospojok, čo následne vedie vstupný mosfet SMPS k regulácii výstupné napätie presne na požadované úrovne.

Viac informácií nájdete na https://www.fairchildsemi.com/ds/TL/TL431A.pdf