Электронные компоненты / Описание микросхемы TL431 принцип работы, назначение выводов и аналоги

Описание микросхемы TL431 принцип работы, назначение выводов и аналоги

Содержание▼

Введение

Микросхема TL431 — это универсальное устройство, которое можно найти во многих современных устройствах электронной техники. Она представляет собой программируемый стабилизатор напряжения, который имеет решающее значение для создания стабильных и точных источников питания, а также для контроля напряжения, которое используют различные электронные устройства.

Технические характеристики

Характеристика	Значение
Напряжение стабилизации	2.5…36 В
Макс. отклонение напряжения	2%
Ток стабилизации	1…100 мА
Внутреннее опорное напряжение	2.5 В
Диапазон рабочих температур	-40°C..+125°C
Корпус	TO-92

Таблица характеристик

Описание и назначение выводов микросхемы

Микросхема TL431 обычно имеет три вывода, каждый из которых выполняет свою уникальную функцию:

Ref (Reference):
- Задает опорное напряжение 2,495 В. Используется для регулирования выходного напряжения с помощью внешнего делителя напряжения.
A (Anode):
- Анодный вывод, обычно подключается к земле или к более низкому напряжению в цепи.
K (Cathode):
- Катодный вывод, на котором формируется выходное напряжение, регулируемое относительно анода и Ref.

Принцип работы микросхемы TL431

Описание внутренней структуры

Внутри микросхемы находится источник эталонного напряжения 2.495 В, который служит основой для всех операций регулирования. Дифференциальный усилитель сравнивает напряжение на референсном входе (Ref) с этим эталонным напряжением. Разница между ними используется для управления выходным транзистором, который подключен к катоду и регулирует ток через нагрузку.

Выходной транзистор изменяет своё внутреннее сопротивление, чтобы поддерживать стабильное выходное напряжение. Внешний делитель напряжения, подключенный к выводу Ref, задаёт требуемое выходное напряжение, деля его и подавая часть на вход дифференциального усилителя.

Внутренние схемы защиты TL431 предотвращают повреждение микросхемы при перегрузках и коротких замыканиях.

Математическое описание работы референтного входа и делителя напряжения

Референтный вход (Ref) в микросхеме TL431 обеспечивает стабильное опорное напряжение (обычно 2,5 В), служащее «точкой отсчёта» при формировании выходного напряжения. Чтобы задать нужный уровень на выходе, используют внешний делитель напряжения из двух резисторов: один подключается к выходу микросхемы, второй – к её входу. Математически такой делитель описывается как отношение сопротивлений этих двух резисторов, определяя, сколько от общего напряжения попадает на референтный вход.

V_\text{выход} = V_\text{ref} \cdot \left(1 + \frac{R_2}{R_1}\right)

где:

Vвых — выходное напряжение
Vref — опорное напряжение (2.5 В),
R1 и R2 — сопротивления резисторов делителя.

При необходимости более точного учёта (особенно при высоком значении делителя) добавляют поправку на ток в вывод R_ef, тогда формула приобретает вид:

V_\text{выход} = V_\text{ref} \cdot \left(1 + \frac{R_2}{R_1}\right)+I_{ref}\cdot R_1

Однако для большинства практических случаев (если сопротивления делителя не слишком велики, а ток в TL431 достаточен, например, 1–10 мА) вторым слагаемым можно пренебречь.

Математическое описание работы референтного входа и делителя напряжения

Применение микросхемы TL431 в практических схемах

Микросхему TL431 часто выбирают при разработке источников питания, когда нужно обеспечить стабильное и при этом регулируемое выходное напряжение. Она отлично подходит для линейных блоков, зарядных устройств и стабилизаторов, особенно в аудио- и видеооборудовании, где важна точность.

В схемах обратной связи TL431 играет центральную роль: с её помощью можно тонко регулировать и стабилизировать напряжение благодаря использованию делителей, усилителей и элементов управления. Математические расчёты помогают правильно подобрать такие параметры, как коэффициент усиления и частотный диапазон, чтобы добиться нужных характеристик.

Кроме того, TL431 часто включают в защитные схемы, контролирующие напряжение и срабатывающие при достижении пороговых значений. Это даёт возможность предохранить особо чувствительные компоненты от перегрузок.

Аналоги TL431

Семейство TL431 довольно популярно, поэтому у него есть масса аналогов, которые выполняют ту же функцию стабилизации опорного напряжения. Например, LM431, KA431, NCP431, KIA431, AS431, AZ431, SC431 и многие другие — все они работают по схожему принципу и предлагают возможность настройки выходного напряжения с помощью внешнего делителя. Важно лишь при выборе обращать внимание на такие параметры, как точность опорного напряжения, рабочий температурный диапазон, максимальное напряжение и допустимый ток.