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

Описание микросхемы TL431 принцип работы, назначение выводов и аналоги

Регулируемый стабилизатор TL431
Поделиться:

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

ХарактеристикаЗначение
Напряжение стабилизации2.5…36 В
Макс. отклонение напряжения2%
Ток стабилизации1…100 мА
Внутреннее опорное напряжение2.5 В
Диапазон рабочих температур-40°C..+125°C
КорпусTO-92
Таблица характеристик

Описание и назначение выводов микросхемы

Описание и назначение выводов микросхемы TL431

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

  1. Ref (Reference):
    • Задает опорное напряжение 2,495 В. Используется для регулирования выходного напряжения с помощью внешнего делителя напряжения.
  2. A (Anode):
    • Анодный вывод, обычно подключается к земле или к более низкому напряжению в цепи.
  3. 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 Ref, 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

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.

Отечественные аналоги

Регулируемые стабилизаторы напряжения параллельного типа.

  • КР142ЕН19
  • КР142ЕН19А
  • К1156ЕР5Т
  • Н142ЕН19

Примеры применения в реальных проектах

Варианты включения TL431 в режиме стабилизации напряжения

Варианты включения TL431 в режиме стабилизации напряжения

Стабилизатор тока

Стабилизатор тока

Контроллер для светодиодных DRL на TL431

Контроллер для светодиодных DRL на TL431

Регулируемый стабилизатор напряжения на TL431

Регулируемый стабилизатор напряжения на TL431

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов
  • 30.09.2023