Lors de la conception de circuits électroniques, on a souvent besoin d'un régulateur de tension de faible puissance ou d'une source de tension de référence. Un certain nombre de tensions fixes sont fermées par des stabilisateurs intégrés non régulés. Construction réglable sur puce LM317, mais il présente certains défauts inhérents et des fonctionnalités souvent inutiles. Dans de nombreux cas, la puce TL431 résoudra le problème, vous permettant d'obtenir une source de tension stable de faible puissance qui peut être ajustée de 2,5 à 36 V.
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Qu'est-ce que la puce TL431
Ce microcircuit, développé dans les années 70 du XXe siècle, est souvent appelé «diode zener réglable» et est désigné sur le schéma comme une diode zener avec deux conclusions classiques - une anode et une cathode. Il y a aussi une troisième conclusion, dont le but sera discuté plus tard. Ressemble à un micro-assemblage diode zener ne se souvient pas du tout. Il est produit, comme un microcircuit classique, en plusieurs options de boîtier. Initialement, les options n'étaient faites que pour une carte avec des trous (true true), avec le développement des technologies SMD, le TL431 a commencé à être «emballé» dans des boîtiers montés en surface, y compris des SOT populaires avec un nombre différent de broches. Le nombre minimum de pieds requis pour le fonctionnement est de 3. Certains boîtiers contiennent plus de broches. Les jambes en excès ne sont soit connectées nulle part, soit dupliquées.
Principales caractéristiques du TL431
Les principales caractéristiques, dont la connaissance est suffisante pour effectuer plus de 90% des tâches qui surviennent lors du développement de circuits électroniques:
- limites de tension de sortie - 2,5 ... 36 V (cela peut être attribué aux inconvénients, car les régulateurs modernes ont une limite inférieure de 1,5 V);
- le courant le plus élevé est de 100 mA (il est petit, comparable à une diode zener de puissance moyenne, vous ne devez donc pas surcharger le microcircuit, il n'a aucune protection);
- résistance interne (impédance d'un réseau équivalent à deux bornes) - environ 0,22 Ohm;
- résistance dynamique - 0,2 ... 0,5 Ohm;
- valeur passeport Uref = 2,495 V, précision - selon la série, de ± 0,5 % à ± 2 % ;
- plage de température de fonctionnement pour TL431С – 0…+70 °С, pour TL431A – moins 40…+85 °С.
D'autres caractéristiques, y compris des graphiques de la dépendance des paramètres à la température, peuvent être trouvées dans la fiche technique. Mais dans la plupart des cas, ils ne seront pas nécessaires.
Objet des conclusions et principe de fonctionnement
Lors de l'analyse de la structure interne du microcircuit, il devient clair que la comparaison avec la diode Zener est plutôt arbitraire.
Surtout, la structure du TL431 ressemble à un comparateur. Une tension de référence Vref de 2,5 V est appliquée à la sortie inverseuse.Cette tension est stabilisée, donc la sortie sera également stable. La sortie non inverseuse est mise en évidence. Si la tension qui lui est appliquée ne dépasse pas la tension de référence, sortie du comparateur zéro, le transistor est fermé, aucun courant ne circule. Si la tension à l'entrée directe dépasse 2,5 V, un niveau positif apparaît à la sortie de l'amplificateur différentiel, le transistor s'ouvre et le courant commence à le traverser. Ce courant est limité par une résistance externe. Ce comportement ressemble au claquage par avalanche d'une diode Zener lorsqu'une tension inverse lui est appliquée. La diode est conçue pour protéger contre l'enclenchement inverse du microcircuit.
Important! La broche de référence de tension ne doit pas être laissée non connectée et nécessite un minimum de 4µA de courant.
En fait, ce schéma est conditionnel - il ne convient que pour expliquer la nature du travail. En réalité, tout est mis en œuvre selon d'autres principes. Ainsi, à l'intérieur du circuit, vous ne pouvez pas trouver un point avec une tension de référence de 2,5 V.
Exemples de circuits de commutation
L'une des options pour le circuit de commutation TL431 est un comparateur conventionnel. Vous pouvez y construire une sorte de relais de seuil - par exemple, un relais de niveau, un relais d'éclairage, etc. Seule la source de tension de référence est intégrée et ne peut pas être ajustée, par conséquent, le courant et la chute de tension à travers le capteur sont régulés.
Dès que 2,5 V chutent sur le capteur, le transistor de sortie du microcircuit s'ouvre, le courant traverse la LED et celle-ci s'allume. Au lieu de LED, vous pouvez utiliser un relais de faible puissance ou un interrupteur à transistor qui commute la charge. La résistance R1 permet de régler le niveau de fonctionnement du comparateur. R2 sert de ballast et limite le courant à travers la LED.
Mais une telle inclusion ne permet pas d'utiliser toutes les fonctionnalités du TL431 - le comparateur peut être construit sur tout autre microcircuit plus adapté à de tels relais.Le même ensemble est conçu à d'autres fins.
Le circuit le plus simple pour allumer le TL431 en mode régulateur parallèle est une source de tension de référence de 2,5 V. Pour cela, seul un ballast est nécessaire résistance, ce qui limitera le courant traversant le transistor de sortie.
Important! Contrairement au circuit de commutation à diode Zener classique, vous ne devez pas installer de condensateur en parallèle avec la sortie. Cela peut conduire à des oscillations parasites. En général, ce n'est pas nécessaire, car les développeurs ont pris des mesures pour réduire le bruit de sortie. Mais à cause de cela, le microcircuit ne peut pas être utilisé comme base pour un générateur de bruit, comme une diode Zener conventionnelle.
Plus complètement, les capacités du microcircuit sont utilisées dans un circuit de rétroaction formé par les résistances R1 et R2.
Lorsque l'alimentation est appliquée, la tension de sortie augmente et se stabilise en quelques microsecondes (la vitesse de balayage n'est pas normalisée). Ustab est défini diviseur, il peut être calculé par la formule Ustab=2.495*(1+R2/R1). Lors du calcul, il faut garder à l'esprit que la résistance interne avec une telle inclusion augmente de (1 + R2 / R1) fois.
Vous pouvez augmenter la capacité de charge du stabilisateur de manière classique en activant un transistor bipolaire.
Important! Le transistor est nécessairement inclus dans le circuit de boucle de rétroaction.
Une telle inclusion convertit le circuit en un régulateur parallèle, nécessitant que la tension d'entrée dépasse la tension de sortie. Son efficacité ne peut pas dépasser le rapport Uout/Uin. Cela aggrave les paramètres du stabilisateur, il est donc préférable d'utiliser un transistor à effet de champ, la chute de tension sur celui-ci est moindre.
Ici, l'efficacité est plus élevée en raison de la plus petite différence requise entre la tension d'entrée et de sortie, mais une source d'alimentation supplémentaire est nécessaire pour la grille du transistor - sa tension doit dépasser Vin.
Sur TL431, vous pouvez assembler un stabilisateur de courant.
Le courant dans le circuit collecteur du transistor sera égal à Istab \u003d Vref / R1.
Si le même circuit est inclus sous la forme d'un réseau à deux bornes, un limiteur de courant sera alors obtenu.
Le courant sera limité à Io=Vref/R1+Ika. La valeur de la résistance de ballast doit être choisie parmi les conditions Rb=Uin(Io/hfe+Ika), où hfe est le gain du transistor. Il peut être mesuré avec un multimètre qui a cette fonction.
Les radioamateurs utilisent des microcircuits dans des inclusions non standard. Le TL431 a tendance à s'auto-exciter, ce qui est un inconvénient. Mais cela permet de l'utiliser comme générateurs commandés en tension. Pour ce faire, un condensateur est installé en sortie.
Quels sont les analogues
Le microcircuit a une grande popularité dans le monde des professionnels et des passionnés d'électronique. Par conséquent, il est produit par de nombreux fabricants. Les sociétés de renommée mondiale Texas Instruments (en tant que développeur), Motorola, Fairchild Semiconductor et d'autres produisent un microcircuit sous le nom d'origine. Il est impossible de ne pas mentionner le stabilisateur TL430 précédemment publié, avec Vref = 2,75 V et un courant de fonctionnement maximal augmenté d'une fois et demie. Mais ce microcircuit était moins demandé et n'a pas été à la hauteur du début de l'ère du montage SMD.
D'autres fabricants produisent un régulateur de tension avec d'autres indices de lettres, mais ils ont toujours les chiffres 431 dans leurs noms (sinon le consommateur ne fera tout simplement pas attention au microcircuit inconnu). Sur le marché sont :
- KA431AZ ;
- KIA431 ;
- HA17431VP ;
- IR9431N
et d'autres microcircuits de fonctionnalité similaire. Mais les produits de fabricants peu connus et inconnus ne garantissent pas le respect des paramètres.
Il existe un analogue domestique - KR142EN19A, produit dans le boîtier KT-26 (similaire à un transistor de faible puissance). Elle est complètement similaire à la puce d'origine, mais certaines caractéristiques sont légèrement différentes. Ainsi, la résistance interne est normalisée à <0,5 Ohm.
Il convient de mentionner le contrôleur SG6105 PWM. Il contient deux stabilisateurs internes, absolument identiques au TL431. Ils ont des bornes séparées et peuvent être utilisés comme sources de tension de référence.
Comment vérifier les performances de la puce TL431
Le microcircuit a une structure interne assez complexe, il ne peut donc pas être vérifié par un seul testeur. Dans tous les cas, vous devrez collecter une sorte de régime. S'il y a une alimentation régulée, trois résistances et une LED sont nécessaires.
La tension de l'alimentation ne doit pas dépasser 36 V. R1 est choisi de sorte qu'à la tension maximale, le courant traversant la LED ne dépasse pas 10-15 mA. Le rapport de R1 et R3 doit être tel qu'à la tension de source maximale, plus de 2,5 V tombent sur R3, et de préférence plus de 3. Lorsque la tension de sortie passe de 0 V pour atteindre le seuil sur R3, la LED clignote, ce qui signifie que le microcircuit fonctionne. Vous ne pouvez pas installer la LED, mais simplement mesurer la tension à la cathode - elle devrait changer brusquement.
S'il n'y a pas de source régulée, mais qu'il y a une alimentation à tension constante, vous devrez utiliser un potentiomètre à la place de R3. Lorsque le moteur tourne dans les deux sens, la LED doit s'allumer et s'éteindre.
Le marché des composants électroniques propose une très large gamme de régulateurs de tension intégrés.Mais le champ d'application est très vaste, de nombreux types de microcircuits ont donc leur place sur le marché. Y compris TL431.
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