عند تصميم الدوائر الإلكترونية ، غالبًا ما تكون هناك حاجة لمنظم جهد منخفض الطاقة أو مصدر جهد مرجعي. يتم إغلاق عدد من الفولتية الثابتة بواسطة مثبتات متكاملة غير منظمة. قابل للتعديل بناء على رقاقة LM317، ولكن بها بعض العيوب المتأصلة ووظائف غير ضرورية في كثير من الأحيان. في كثير من الحالات ، ستحل شريحة TL431 المشكلة ، مما يسمح لك بالحصول على مصدر جهد كهربي ثابت منخفض الطاقة يمكن تعديله من 2.5 إلى 36 فولت.
محتوى
ما هي شريحة TL431
هذه الدائرة المصغرة ، التي تم تطويرها في السبعينيات من القرن العشرين ، تسمى غالبًا "الصمام الثنائي الزينر القابل للتعديل" ، ويتم تحديدها في الرسم البياني على أنها صمام زينر ثنائي مع استنتاجين تقليديين - الأنود والكاثود. هناك أيضًا استنتاج ثالث ، سيتم مناقشة الغرض منه لاحقًا. يبدو وكأنه تجميع دقيق الصمام الثنائي زينر لا يتذكر على الإطلاق. يتم إنتاجه ، مثل الدائرة المصغرة التقليدية ، في العديد من خيارات الحزمة. في البداية ، تم عمل الخيارات فقط للوحة بها ثقوب (ثقب حقيقي) ، مع تطوير تقنيات SMD ، بدأ TL431 "معبأ" في حزم مثبتة على السطح ، بما في ذلك SOTs الشائعة مع عدد مختلف من المسامير. الحد الأدنى لعدد الأرجل المطلوبة للتشغيل هو 3. تحتوي بعض العلب على المزيد من المسامير. الأرجل الزائدة إما غير متصلة في أي مكان ، أو مكررة.
الميزات الرئيسية لـ TL431
الخصائص الرئيسية التي تكفي معرفتها لأداء 90+ في المائة من المهام التي تنشأ في تطوير الدوائر الإلكترونية:
- حدود جهد الخرج - 2.5 ... 36 فولت (يمكن أن يعزى ذلك إلى السلبيات ، حيث أن الحد الأدنى للهيئات التنظيمية الحديثة يبلغ 1.5 فولت) ؛
- أعلى تيار هو 100 مللي أمبير (إنه صغير ، يمكن مقارنته بصمام زينر متوسط الطاقة ، لذلك يجب ألا تفرط في تحميل الدائرة المصغرة ، وليس لها حماية) ؛
- المقاومة الداخلية (مقاومة شبكة مكافئة ذات طرفين) - حوالي 0.22 أوم ؛
- المقاومة الديناميكية - 0.2 ... 0.5 أوم ؛
- قيمة جواز السفر Uref = 2.495 V ، الدقة - اعتمادًا على السلسلة ، من ± 0.5٪ إلى ± 2٪ ؛
- نطاق درجة حرارة التشغيل لـ TL431С - 0 ... + 70 درجة مئوية ، لـ TL431A - ناقص 40… + 85 درجة مئوية.
يمكن العثور على الخصائص الأخرى ، بما في ذلك الرسوم البيانية لاعتماد المعلمات على درجة الحرارة ، في ورقة البيانات. لكن في معظم الحالات لن تكون هناك حاجة إليها.
الغرض من الاستنتاجات ومبدأ العملية
عند تحليل الهيكل الداخلي للدائرة الدقيقة ، يصبح من الواضح أن المقارنة مع الصمام الثنائي زينر عشوائية إلى حد ما.
الأهم من ذلك كله ، أن هيكل TL431 يشبه المقارنة. يتم تطبيق جهد مرجعي Vref يبلغ 2.5 فولت على الخرج المقلوب.هذا الجهد مستقر ، وبالتالي سيكون الناتج مستقرًا أيضًا. يتم إخراج الإخراج غير المقلوب للخارج. إذا كان الجهد المطبق عليه لا يتجاوز الجهد المرجعي ، إخراج المقارنة صفر، الترانزستور مغلق ، لا يتدفق التيار. إذا تجاوز الجهد عند الإدخال المباشر 2.5 فولت ، فسيظهر مستوى إيجابي عند خرج مكبر الصوت التفاضلي ، ويفتح الترانزستور ، ويبدأ التيار في التدفق من خلاله. هذا التيار مقيد بالمقاومة الخارجية. يشبه هذا السلوك انهيار الانهيار الجليدي لصمام زينر عندما يتم تطبيق جهد عكسي عليه. تم تصميم الصمام الثنائي للحماية من التبديل العكسي للدائرة الكهربائية الصغيرة.
مهم! يجب ألا يترك دبوس مرجع الجهد غير متصل ويتطلب ما لا يقل عن 4 A من التيار.
في الواقع ، هذا المخطط مشروط - إنه مناسب فقط لشرح طبيعة العمل. في الواقع ، يتم تنفيذ كل شيء وفقًا لمبادئ أخرى. لذلك ، لا يمكنك العثور داخل الدائرة على نقطة بجهد مرجعي 2.5 فولت.
أمثلة على دوائر التبديل
أحد خيارات دارة التحويل TL431 هو المقارنة التقليدية. يمكنك بناء نوع من مرحلات العتبة عليه - على سبيل المثال ، مرحل المستوى ، مرحل الإضاءة ، إلخ. يكون مصدر الجهد المرجعي فقط مدمجًا ولا يمكن ضبطه ، وبالتالي ، يتم تنظيم انخفاض التيار والجهد عبر المستشعر.
بمجرد أن يسقط 2.5 فولت على المستشعر ، يفتح الترانزستور الناتج للدائرة الدقيقة ، ويتدفق التيار عبر الصمام ويضيء. بدلاً من LED ، يمكنك استخدام مرحل منخفض الطاقة أو مفتاح ترانزستور يقوم بتبديل الحمل. يمكن استخدام المقاوم R1 لضبط مستوى تشغيل المقارنة. يعمل R2 كصابورة ويحد من التيار عبر LED.
لكن مثل هذا التضمين لا يجعل من الممكن استخدام جميع ميزات TL431 - يمكن بناء المقارنة على أي دائرة كهربائية دقيقة أخرى أكثر ملاءمة لمثل هذه المرحلات.تم تصميم نفس التجميع لأغراض أخرى.
أبسط دائرة لتشغيل TL431 في وضع المنظم المتوازي هي مصدر جهد مرجعي 2.5 فولت. لهذا ، لا يلزم سوى صابورة المقاوم، مما سيحد من التيار من خلال الترانزستور الناتج.
مهم! على عكس دائرة تبديل الصمام الثنائي زينر الكلاسيكية ، يجب ألا تقوم بتركيب مكثف بالتوازي مع الإخراج. هذا يمكن أن يؤدي إلى تذبذبات طفيلية. بشكل عام ، ليست هناك حاجة إليها ، حيث اتخذ المطورون تدابير لتقليل ضوضاء الإخراج. ولكن لهذا السبب ، لا يمكن استخدام الدائرة المصغرة كأساس لمولد ضوضاء ، مثل الصمام الثنائي التقليدي زينر.
يتم استخدام قدرات الدائرة المصغرة بشكل كامل في دائرة التغذية المرتدة المكونة من المقاومات R1 و R2.
عندما يتم تطبيق الطاقة ، يرتفع جهد الخرج ويستقر في غضون بضعة ميكروثانية (معدل الدوران غير قياسي). تم تعيين Ustab مقسم، يمكن حسابه بواسطة الصيغة Ustab = 2.495 * (1 + R2 / R1). عند الحساب ، يجب ألا يغيب عن البال أن المقاومة الداخلية مع هذا التضمين تزيد بمقدار (1 + R2 / R1) مرة.
يمكنك زيادة سعة تحميل المثبت بالطريقة الكلاسيكية عن طريق تشغيل إضافي الترانزستور ثنائي القطب.
مهم! يتم تضمين الترانزستور بالضرورة في دائرة حلقة التغذية الراجعة.
يحول هذا التضمين الدائرة إلى منظم متوازي ، مما يتطلب أن يتجاوز جهد الدخل جهد الخرج. لا يمكن أن تتجاوز كفاءتها نسبة Uout / Uin. يؤدي هذا إلى تفاقم معلمات المثبت ، لذلك من الأفضل استخدام ترانزستور تأثير المجال ، حيث يكون انخفاض الجهد عليه أقل.
هنا ، تكون الكفاءة أعلى بسبب الفرق الأصغر المطلوب بين جهد الدخل والإخراج ، ولكن هناك حاجة إلى مصدر طاقة إضافي لبوابة الترانزستور - يجب أن يتجاوز جهدها Vin.
في TL431 ، يمكنك تجميع مثبت التيار.
سيكون التيار في دائرة المجمع للترانزستور مساوياً لـ Istab \ u003d Vref / R1.
إذا تم تضمين نفس الدائرة في شكل شبكة ذات طرفين ، فسيتم الحصول على المحدد الحالي.
سيقتصر التيار على Io = Vref / R1 + Ika. يجب تحديد قيمة مقاوم الصابورة من الشروط Rb = Uin (Io / hfe + Ika) ، حيث hfe هو كسب الترانزستور. يمكن قياسه بمقياس متعدد له هذه الوظيفة.
يستخدم هواة الراديو دوائر دقيقة في شوائب غير قياسية. تميل TL431 إلى الإثارة الذاتية ، وهو عيب. لكن هذا يجعل من الممكن استخدامه كمولدات تتحكم في الجهد. للقيام بذلك ، يتم تثبيت مكثف عند الإخراج.
ما هي نظائرها
تحظى الدائرة المصغرة بشعبية كبيرة في عالم المحترفين وعشاق الإلكترونيات. لذلك ، يتم إنتاجه من قبل العديد من الشركات المصنعة. تنتج الشركات المشهورة عالميًا Texas Instruments (كمطور) و Motorola و Fairchild Semiconductor وغيرها دائرة كهربائية صغيرة تحت الاسم الأصلي. من المستحيل عدم ذكر مثبت TL430 الذي تم إصداره مسبقًا ، مع Vref = 2.75 فولت وزاد أقصى تيار تشغيل بمقدار مرة ونصف. لكن هذه الدائرة الصغيرة كانت أقل طلبًا ، ولم ترق إلى بداية عصر تصاعد SMD.
ينتج المصنعون الآخرون منظم جهد به مؤشرات أحرف أخرى ، لكن لديهم دائمًا الأرقام 431 في أسمائهم (وإلا فإن المستهلك ببساطة لن ينتبه إلى الدائرة الدقيقة غير المعروفة). في السوق:
- KA431AZ ؛
- كيا 431
- HA17431VP ؛
- IR9431N
وغيرها من الدوائر الدقيقة المماثلة في الوظيفة. لكن منتجات الشركات المصنعة غير المعروفة وغير المعروفة لا تضمن الامتثال للمعايير.
هناك نظير محلي - KR142EN19A ، تم إنتاجه في حزمة KT-26 (على غرار الترانزستور منخفض الطاقة). إنه مشابه تمامًا للشريحة الأصلية ، لكن بعض الخصائص مختلفة قليلاً. لذلك ، يتم تطبيع المقاومة الداخلية في أقل من 0.5 أوم.
الجدير بالذكر هو وحدة تحكم SG6105 PWM. يحتوي على اثنين من المثبتات الداخلية ، متطابقة تمامًا مع TL431. لديهم أطراف منفصلة ويمكن استخدامها كمصادر جهد مرجعي.
كيفية التحقق من أداء شريحة TL431
تحتوي الدائرة المصغرة على هيكل داخلي معقد نوعًا ما ، لذلك لا يمكن فحصها بواسطة أحد المختبرين. في أي حال ، سيكون عليك جمع نوع من المخطط. إذا كان هناك مصدر طاقة منظم ، فستكون هناك حاجة إلى ثلاثة مقاومات ومصباح LED.
يجب ألا يزيد جهد مصدر الطاقة عن 36 فولت. يتم اختيار R1 بحيث لا يتجاوز التيار من خلال LED 10-15 مللي أمبير عند الحد الأقصى للجهد. يجب أن تكون نسبة R1 و R3 بحيث عند أقصى جهد للمصدر ، يسقط أكثر من 2.5 فولت على R3 ، ويفضل أن يكون أكثر من 3. عندما يرتفع جهد الخرج من 0 فولت للوصول إلى العتبة على R3 ، سيومض مؤشر LED ، مما يعني أن الدائرة الدقيقة تعمل. لا يمكنك تثبيت LED ، ولكن ببساطة قم بقياس الجهد عند الكاثود - يجب أن يتغير فجأة.
إذا لم يكن هناك مصدر منظم ، ولكن يوجد مصدر طاقة بجهد ثابت ، فسيتعين عليك استخدام مقياس جهد بدلاً من R3. عندما يدور المحرك في كلا الاتجاهين ، يجب أن يضيء مؤشر LED وينطفئ.
يقدم سوق المكونات الإلكترونية مجموعة واسعة جدًا من منظمات الجهد المتكاملة.لكن النطاق واسع للغاية ، لذا فإن العديد من أنواع الدوائر المصغرة لها مكانتها في السوق. بما في ذلك TL431.
مقالات مماثلة:
