Guide détaillé du régulateur de tension TL431
2024-04-17 16083

TL431 est une puce intégrée de référence de précision à trois terminaux avec une bonne stabilité de la température.En raison de sa haute précision, de son courant de repos faible et de son bruit de sortie, il est largement utilisé dans une variété de dispositifs électroniques, tels que le contrôle automatique, la gestion de l'alimentation et la conversion de puissance.Pour aider tout le monde à mieux comprendre le TL431, cet article a compilé des informations pertinentes sur TL431.Venez jeter un œil.

TL431 est un régulateur de shunt de précision réglable de 2,50 V à 36 V produit conjointement par Texas Instruments Incorporated (TI) et Motorola Incorporated aux États-Unis.Il a la capacité de sortie de courant réglable et sert de source de tension de référence.La série TL431 comprend TL431C, TL431AC, TL431I, TL431AI, TL431M, TL431Y, totalisant six modèles.Ces modèles partagent une structure de circuit interne identique avec seulement des différences mineures dans les indicateurs techniques.En raison de sa taille compacte, de sa tension de référence réglable de précision et de son grand courant de sortie, le TL431 peut être utilisé pour concevoir une variété de régulateurs.Ses caractéristiques de performance comprennent une tension de sortie réglable en continu jusqu'à 36 V, une large plage de courant de fonctionnement de 0,1 mA à 100 mA, une résistance dynamique typique de 0,22 ohms et un faible bruit de sortie.De plus, il a une tension d'entrée maximale de 37 V, un courant de fonctionnement maximal de 150 mA, une tension de référence interne de 2,5 V et une tension de sortie varie de 2,5 V à 30 V.

La précision de la tension de référence du TL431 peut atteindre ± 2% ou plus, lui permettant de fournir des tensions de sortie stables et précises sur une large gamme de tensions.

TL431 présente une réponse dynamique rapide.Il peut rapidement ajuster la tension de sortie en réponse aux changements de charge d'alimentation, assurant une puissance d'alimentation stable.

Comme le TL431 intègre un amplificateur d'erreur et une source de tension de référence, il simplifie la conception du circuit, réduit la taille du circuit et abaisse les coûts d'alimentation.

La tension de sortie du TL431 peut être ajustée à l'aide de deux résistances externes, offrant une plage de réglage de 2,5 V à 36 V, adéquate pour divers circuits d'alimentation.

Les cotes de courant, de tension et de puissance de tout dispositif indiquent ses besoins en puissance, c'est-à-dire la quantité de courant et de tension suffisantes pour son fonctionnement.Le tableau suivant fournit les cotes de courant, de puissance et de tension du TL431.

Pour mesurer si les performances du TL431 sont bonnes, nous devons identifier ses broches comme le terminal de référence, l'anode et la cathode.Après avoir confirmé les épingles, nous pouvons suivre les étapes ci-dessous pour mesurer.Tout d'abord, nous ajustons la plage du multimètre au bloc RXLK, connectons le stylo noir à l'anode et le stylo rouge à la cathode.Ce qui est mesuré à ce moment, c'est la résistance directe du TL431.Ensuite, nous échangeons les fils de test, c'est-à-dire que le stylo noir est connecté à la cathode et le stylo rouge est connecté à l'anode.À l'heure actuelle, une résistance inverse infinie doit être affichée.Cela signifie que lorsque le courant circule de l'anode vers la cathode, le TL431 peut être activé normalement;Et lorsque le courant circule de la cathode à l'anode, le TL431 est désactivé.Ensuite, nous gardons toujours la plage multimètre au niveau du bloc RXLK, connectons le stylo noir à la borne de référence et le stylo rouge à la cathode.Pour le moment, il ne devrait pas y avoir de courant qui le traverse, c'est-à-dire qu'il n'y a aucune indication sur le compteur.Ensuite, lorsque nous touchons le stylo noir d'une main et de l'anode avec l'autre main, le pointeur devrait se balancer considérablement.Lorsque cette situation est remplie, la broche touchée à la main est le terminal de référence.L'étape finale consiste à court-circuiter le terminal de référence et l'anode, c'est-à-dire permettre au courant de s'écouler à partir du terminal de référence et de l'anode en même temps.Dans ce cas, si le fil d'essai noir est connecté à la cathode et que le fil de test rouge est connecté à l'anode, il y aura généralement une plus petite chute de tension;Inversement, si le fil d'essai noir est connecté à l'anode et que le fil de test rouge est connecté à la cathode, il y aura généralement une chute de tension relativement grande.Le principe de cette mesure est basé sur les différentes gouttes de tension du TL431 pendant la conduction directe et inverse.

Moniteur de tension

Circuit de pied de biche

Régulateur de shunt

Limiteur de courant de précision

Régulateur de shunt à courant élevé

Convertisseur PWM avec référence

Régulateur de série à courant élevé de précision

Le TL431 a trois broches, qui sont le terminal de référence, l'anode et la cathode.Pour distinguer ces trois épingles, nous pouvons les organiser de gauche à droite avec le logo face à nous.Plus précisément, la borne de référence est la broche utilisée pour saisir la tension de référence;L'anode est la broche à travers laquelle le courant circule;et la cathode est la broche à partir de laquelle le courant circule.Dans les applications pratiques, la cathode est généralement connectée au pôle positif de l'alimentation à travers une résistance de limitation de courant, tandis que l'anode est connecté au pôle négatif de l'alimentation.Son diagramme de broches est le suivant:

PIN 1 (référence): Cette broche définit la cote de tension de la diode Zener.

Broche 2 (anode): anode de la diode zener équivalente

PIN 3 (Cathode): Cathode de la diode Zener équivalente

Le TL431 est un régulateur de shunt réglable à trois terminaux avec une excellente stabilité.Il est souvent utilisé comme référence de tension réglable.Sa structure externe se compose de trois broches: cathode, anode et tension de référence.La structure interne est comme indiqué sur la figure.Dans la plupart des applications du TL431, l'anode est généralement connectée à la terre, et une partie du courant de cathode traverse la source de courant du miroir dans le coin inférieur gauche du diagramme de bloc.La chute de tension générée par ce courant sur la résistance, plus la chute de tension entre la base B et l'émetteur E du transistor, constituent ensemble la tension de référence de 2,5 V.La structure du stade intermédiaire du TL431 est équivalente à un circuit d'amplificateur différentiel, tandis que son stade de sortie adopte une structure Darlington.Par conséquent, le TL431 a non seulement une fonction de référence de tension intégrée en interne, mais intègre également la fonction d'un circuit d'amplificateur opérationnel.

Selon sa fonction, le TL431 est constitué d'une tension de référence 2,5 V intégrée en interne, d'un AMP étiqueté différentiel et d'un transistor de collecteur ouvert.Un diagramme simplifié du TL431 est illustré ci-dessous.Lorsque la tension sur la broche de tension de référence est inférieure à la tension de référence interne de 2,5 V, l'ampleur op-OP sortira un niveau bas, date à laquelle le triode est à l'état hors de l'écart, aucun courant ne circule dans le TL431 (ignorant la minuscule fuiteactuel);Et lorsque la tension sur la broche de tension de référence est plus élevée que la tension de référence interne, l'ampleur op-OP sortira un niveau élevé, le triode effectue et tire le courant de la cathode et entre rapidement dans la région de saturation.Ce n'est que lorsque la tension sur la broche de tension de référence est très proche de la tension de référence, le triode fonctionnera dans la zone d'amplification, de la cathode pour extraire un courant constant.L'analyse montre que lors de l'alimentation de la commutation, la structure d'origine qui nécessite une tension de référence discrète et un ampli op pour la rétroaction peuvent être bien remplacés par TL431.

Lorsque vous utilisez le TL431, nous devons prêter attention aux aspects suivants.

Le courant minimum traversant le TL431 doit être maintenu au-dessus de 1 mA, sinon, il perdra ses performances de régulation de tension.Dans le même temps, le courant maximum ne peut pas dépasser 100 mm pour éviter d'endommager le TL431.

Étant donné que la tension de référence interne VREF du TL431 est maintenue par le courant de la cathode, et ce courant doit être supérieur à un certain seuil pour garantir un fonctionnement normal, une attention particulière doit être accordée pendant l'application: lorsque le pôle de sortie du TL431 est dans le secteur dans leÉtat de coupure, la cathode doit encore maintenir un courant de maintien supérieur à 0,2 mA;Lorsque le poteau de sortie est en saturation, la tension entre les pôles doit être au moins supérieure à 2,2 V pour garantir que le TL431 peut fonctionner normalement.

Prenant l'exemple du package TO-92 commun, la consommation d'énergie maximale de TL431 est de 0,7W.En fait, la consommation d'énergie P de TL431 dans le circuit peut être calculée par la formule P = VO * I, où VO est la tension de sortie et I est le courant via TL431.Par conséquent, lorsque la sortie ne dépasse pas 5 V, le TL431 peut produire un courant maximal de 140 mA;Lorsque la tension de sortie est de 7V, elle ne peut produire qu'un courant de 10 mA en raison de limitations de consommation électrique.En règle générale, la consommation d'énergie du TL431 varie de 0,5 W à 1,2W.Lorsqu'il fonctionne à haute température, à haute tension ou à des conditions de courant élevé, nous devons accorder une attention particulière à la ventilation, à la dissipation de chaleur et à la sécurité du circuit global pour éviter la dégradation des performances ou les dommages causés par une consommation excessive d'énergie.

Lors de la sélection des matériaux et de la mise en place, nous devons donner la priorité aux résistances de précision du même type avec un petit coefficient de température, un bruit faible et une grande capacité d'énergie pour assurer la stabilité et la fiabilité.Selon la formule VO = 2,5 * (1 + R1 / R2), lorsque VO est un maximum de 36 V, nous pouvons calculer que le rapport maximum de R1 à R2 est de 13,4, c'est-à-dire que la valeur maximale de R1 devrait être de 13,4 foiscelui de R2.De plus, en raison du gain en boucle ouverte élevée et de la vitesse de réponse rapide de TL431, lorsque le point d'échantillonnage (c'est-à-dire le point de connexion de R1 et R2) est loin des deux pôles, le circuit est sujet à dépasser l'auto-autoexcitation.Par conséquent, lors de la conception et de l'utilisation, nous devons accorder une attention particulière à l'emplacement du point d'échantillonnage pour éviter cette situation.

Oui, c'est une diode Zener programmable.La tension de sortie varie de 2,5 volts à 36 volts.La tolérance de tension de sortie sera de ± 4%.Le courant de sortie ou le courant du puits varie de 1 mA à 100 mA.

Le TL431 est la référence de tension de shunt standard d'origine.Le TLV431 est une option de référence de tension inférieure du TLV mais a également des spécifications différentes.

Le TL431 dans une configuration en boucle ouverte est souvent utilisé comme comparateur de tension, moniteur sous-tension, moniteur de surtension, détecteur de tension de fenêtre et de nombreux autres types d'utilisations.Le TL431 est une référence de tension de shunt couramment utilisée pour ces applications.

Lorsque le TL431 est endommagé, s'il n'y a pas de remplacement du même modèle, il peut être directement remplacé par KA431, μA431, LM431, YL431, S431, etc. Les lettres de suffixe TL431 indiquent le niveau de produit et la plage de température opérationnelle.

Les dispositifs TL431 et TL432 sont des régulateurs de shunt réglables à trois terminaux, avec une stabilité thermique spécifiée sur des gammes de température automobiles, commerciales et militaires applicables.La tension de sortie peut être définie sur n'importe quelle valeur entre VREF (environ 2,5 V) et 36 V, avec deux résistances externes.