Hướng dẫn chi tiết về bộ điều chỉnh điện áp TL431
2024-04-17 16105

TL431 là một chip tích hợp tham chiếu chính xác được kiểm soát ba đầu với độ ổn định nhiệt độ tốt.Do độ chính xác cao, dòng điện không hoạt động thấp và nhiễu đầu ra, nó được sử dụng rộng rãi trong một loạt các thiết bị điện tử, như điều khiển tự động, quản lý năng lượng và chuyển đổi năng lượng.Để giúp mọi người hiểu rõ hơn về TL431, bài viết này đã tổng hợp thông tin liên quan về TL431.Hãy đến và xem xét.

TL431 là bộ điều chỉnh shunt chính xác có thể điều chỉnh 2,50V đến 36V được sản xuất bởi Texas Cụ kết hợp (TI) và Motorola được kết hợp tại Hoa Kỳ.Nó có khả năng đầu ra hiện tại có thể điều chỉnh và đóng vai trò là nguồn điện áp tham chiếu.Sê -ri TL431 bao gồm TL431C, TL431AC, TL431I, TL431AI, TL431M, TL431Y, tổng cộng sáu mô hình.Các mô hình này chia sẻ một cấu trúc mạch nội bộ giống hệt nhau chỉ có sự khác biệt nhỏ trong các chỉ số kỹ thuật.Do kích thước nhỏ gọn của nó, điện áp tham chiếu có thể điều chỉnh chính xác và dòng điện đầu ra lớn, TL431 có thể được sử dụng để thiết kế một loạt các bộ điều chỉnh.Các đặc điểm hiệu suất của nó bao gồm điện áp đầu ra có thể điều chỉnh liên tục lên đến 36V, phạm vi hoạt động rộng từ 0,1mA đến 100mA, điện trở động điển hình là 0,22 ohms và nhiễu đầu ra thấp.Ngoài ra, nó có điện áp đầu vào tối đa là 37V, dòng hoạt động tối đa là 150mA, điện áp tham chiếu bên trong là 2,5V và phạm vi điện áp đầu ra từ 2,5V đến 30V.

Độ chính xác điện áp tham chiếu của TL431 có thể đạt ± 2 % hoặc cao hơn, cho phép nó cung cấp điện áp đầu ra ổn định và chính xác trên một phạm vi điện áp rộng.

TL431 có phản ứng động nhanh.Nó có thể nhanh chóng điều chỉnh điện áp đầu ra để đáp ứng với các thay đổi tải nguồn điện, đảm bảo đầu ra cung cấp năng lượng ổn định.

Khi TL431 tích hợp bộ khuếch đại lỗi và nguồn điện áp tham chiếu, nó đơn giản hóa thiết kế mạch, giảm kích thước mạch và giảm chi phí cung cấp điện.

Điện áp đầu ra của TL431 có thể được điều chỉnh bằng hai điện trở bên ngoài, cung cấp phạm vi điều chỉnh từ 2,5V đến 36V, đủ cho các mạch cung cấp năng lượng khác nhau.

Xếp hạng dòng điện, điện áp và công suất của bất kỳ thiết bị nào cho thấy các yêu cầu năng lượng của nó, tức là, bao nhiêu dòng điện và điện áp là đủ cho hoạt động của nó.Bảng sau đây cung cấp xếp hạng hiện tại, công suất và điện áp của TL431.

Để đo lường liệu hiệu suất của TL431 có tốt hay không, chúng ta cần xác định các chân của nó là đầu cuối tham chiếu, cực dương và cực âm.Sau khi xác nhận các chân, chúng tôi có thể làm theo các bước dưới đây để đo.Đầu tiên, chúng tôi điều chỉnh phạm vi của đồng hồ vạn năng thành khối RXLK, kết nối bút đen với cực dương và bút màu đỏ với cực âm.Những gì được đo tại thời điểm này là điện trở về phía trước của TL431.Tiếp theo, chúng tôi trao đổi các dây dẫn thử nghiệm, nghĩa là bút màu đen được kết nối với cực âm và bút màu đỏ được kết nối với cực dương.Tại thời điểm này, điện trở ngược vô hạn nên được hiển thị.Điều này có nghĩa là khi dòng điện chảy từ cực dương vào cực âm, TL431 có thể được bật bình thường;và khi dòng điện chảy từ cực âm vào cực dương, TL431 bị tắt.Tiếp theo, chúng tôi vẫn giữ phạm vi vạn năng ở khối RXLK, kết nối bút màu đen với thiết bị đầu cuối tham chiếu và bút màu đỏ với catốt.Tại thời điểm này, không nên có dòng chảy qua nó, nghĩa là không có dấu hiệu nào trên đồng hồ.Sau đó, khi chúng ta chạm vào bút đen bằng một tay và cực dương bằng tay kia, con trỏ sẽ xoay đáng kể.Khi tình huống này được đáp ứng, pin được chạm vào tay là thiết bị đầu cuối tham chiếu.Bước cuối cùng là ngắn mạch đầu cuối tham chiếu và cực dương, nghĩa là cho phép dòng điện chảy từ đầu cuối tham chiếu và cực dương cùng một lúc.Trong trường hợp này, nếu dây dẫn thử nghiệm màu đen được kết nối với cực âm và dây dẫn kiểm tra màu đỏ được kết nối với cực dương, thường sẽ có một giọt điện áp nhỏ hơn;Ngược lại, nếu dây dẫn thử nghiệm màu đen được kết nối với cực dương và dây dẫn kiểm tra màu đỏ được kết nối với cực âm, thường sẽ có một sự sụt giảm điện áp tương đối lớn.Nguyên tắc của phép đo này dựa trên các giọt điện áp khác nhau của TL431 trong quá trình dẫn trước và ngược.

Màn hình điện áp

Mạch Crowbar

Điều chỉnh shunt

Giới hạn hiện tại chính xác

Bộ điều chỉnh shunt dòng cao

Bộ chuyển đổi PWM với tham chiếu

Bộ điều chỉnh dòng điện cao chính xác

TL431 có ba chân, là đầu cuối tham chiếu, cực dương và cực âm.Để phân biệt ba chân này, chúng ta có thể sắp xếp chúng từ trái sang phải với logo đối diện với chúng ta.Cụ thể, thiết bị đầu cuối tham chiếu là chân được sử dụng để nhập điện áp tham chiếu;Anode là pin mà dòng chảy;và cực âm là pin mà dòng điện chảy ra.Trong các ứng dụng thực tế, cực âm thường được kết nối với cực dương của nguồn điện thông qua điện trở giới hạn hiện tại, trong khi cực dương được kết nối với cực âm của nguồn điện.Sơ đồ pin của nó như sau:

Chân 1 (tham chiếu): Chân này đặt xếp hạng điện áp của diode zener.

Chân 2 (cực dương): cực dương của diode zener tương đương

Chân 3 (Cathode): Cathode của diode zener tương đương

TL431 là bộ điều chỉnh shunt có thể điều chỉnh ba đầu với sự ổn định tuyệt vời.Nó thường được sử dụng như một tham chiếu điện áp có thể điều chỉnh.Cấu trúc bên ngoài của nó bao gồm ba chân: cực âm, cực dương và điện áp tham chiếu.Cấu trúc bên trong như thể hiện trong hình.Trong hầu hết các ứng dụng của TL431, cực dương thường được kết nối với mặt đất và một phần của dòng cực âm chảy qua nguồn hiện tại của gương ở góc dưới bên trái của sơ đồ khối.Giảm điện áp được tạo ra bởi dòng điện này trên điện trở, cộng với sự sụt giảm điện áp giữa cơ sở B và bộ phát E của bóng bán dẫn, cùng nhau tạo thành điện áp tham chiếu là 2,5V.Cấu trúc giai đoạn trung gian của TL431 tương đương với mạch khuếch đại vi sai, trong khi giai đoạn đầu ra của nó áp dụng cấu trúc Darlington.Do đó, TL431 không chỉ có chức năng tham chiếu điện áp tích hợp bên trong mà còn tích hợp chức năng của mạch khuếch đại vận hành.

Theo chức năng của nó, TL431 bao gồm điện áp tham chiếu 2.5V tích hợp nội bộ, OP-AMP khác biệt và bóng bán dẫn thu gom mở.Một sơ đồ đơn giản hóa của TL431 được hiển thị bên dưới.Khi điện áp trên chân điện áp tham chiếu thấp hơn điện áp tham chiếu bên trong là 2,5V, op-amp sẽ xuất hiện ở mức thấp, tại thời điểm đó, Triode ở trạng thái tắt, không có dòng điện nào trong TL431 (bỏ qua rò rỉ nhỏhiện hành);Và khi điện áp trên chân điện áp tham chiếu cao hơn điện áp tham chiếu bên trong, op-amp sẽ tạo ra mức cao, Triode tiến hành và rút dòng điện từ catốt và nhanh chóng đi vào vùng bão hòa.Chỉ khi điện áp trên chân điện áp tham chiếu rất gần với điện áp tham chiếu, tride sẽ hoạt động trong khu vực khuếch đại, từ catốt để trích xuất một dòng điện không đổi.Phân tích cho thấy rằng trong việc chuyển đổi nguồn điện, cấu trúc ban đầu yêu cầu điện áp tham chiếu rời rạc và OP-AMP cho phản hồi có thể được thay thế tốt bằng TL431.

Khi sử dụng TL431, chúng ta nên chú ý đến các khía cạnh sau.

Dòng điện tối thiểu chảy qua TL431 phải được giữ trên 1mA, nếu không, nó sẽ mất hiệu suất điều chỉnh điện áp.Đồng thời, dòng điện tối đa không thể vượt quá 100mA để tránh làm hỏng TL431.

Do điện áp tham chiếu bên trong VREF của TL431 được duy trì bởi dòng cực âm và dòng điện này phải cao hơn một ngưỡng nhất định để đảm bảo hoạt động bình thường, cần phải trả sự chú ý đặc biệt trong quá trình ứng dụng: khi cực đầu ra của TL431 nằm trongTrạng thái giới hạn, cực âm vẫn cần duy trì dòng điện chứa lớn hơn 0,2mA;Khi cực đầu ra ở độ bão hòa, điện áp giữa các cực phải ít nhất là lớn hơn 2,2V để đảm bảo rằng TL431 có thể hoạt động bình thường.

Lấy gói chung TO-92 làm ví dụ, mức tiêu thụ năng lượng tối đa của TL431 là 0,7W.Trên thực tế, mức tiêu thụ năng lượng P của TL431 trong mạch có thể được tính bằng công thức P = Vo*I, trong đó VO là điện áp đầu ra và tôi là dòng điện thông qua TL431.Do đó, khi đầu ra không vượt quá 5V, TL431 có thể xuất ra dòng điện tối đa là 140mA;Khi điện áp đầu ra là 7V, nó chỉ có thể xuất hiện tại 10mA do giới hạn tiêu thụ điện năng.Thông thường, mức tiêu thụ năng lượng của TL431 dao động từ 0,5W đến 1,2W.Khi nó hoạt động dưới nhiệt độ cao, điện áp cao hoặc điều kiện dòng điện cao, chúng ta phải đặc biệt chú ý đến thông gió, tản nhiệt và sự an toàn của mạch tổng thể để ngăn chặn sự suy giảm hiệu suất hoặc thiệt hại do tiêu thụ điện năng quá mức.

Khi chọn vật liệu và đặt ra, chúng ta nên ưu tiên cho các điện trở chính xác cùng loại với hệ số nhiệt độ nhỏ, nhiễu thấp và công suất lớn để đảm bảo độ ổn định và độ tin cậy.Theo công thức VO = 2,5*(1+R1/R2), khi VO là tối đa là 36V, chúng ta có thể tính toán tỷ lệ tối đa của R1 so với R2 là 13,4, nghĩa là giá trị tối đa của R1 phải là 13,4 lầncủa R2.Ngoài ra, do mức tăng vòng mở và tốc độ phản hồi nhanh của TL431, khi điểm lấy mẫu (nghĩa là điểm kết nối của R1 và R2) cách xa hai cực, mạch dễ bị vượt quákích thích.Do đó, khi thiết kế và sử dụng, chúng ta cần chú ý đặc biệt đến vị trí của điểm lấy mẫu để tránh tình huống này.

Vâng, nó là một diode Zener có thể lập trình.Điện áp đầu ra dao động từ 2,5 volt đến 36 volt.Dung sai điện áp đầu ra sẽ là ± 4 phần trăm.Dòng điện đầu ra hoặc dòng chìm nằm trong khoảng từ 1 mA đến 100 mA.

TL431 là tham chiếu điện áp shunt tiêu chuẩn ban đầu.TLV431 là tùy chọn tham chiếu điện áp thấp hơn của TLV nhưng cũng có một số thông số kỹ thuật khác nhau.

TL431 trong cấu hình vòng mở thường được sử dụng làm bộ so sánh điện áp, màn hình phụ, màn hình quá điện áp, máy dò điện áp cửa sổ và nhiều loại sử dụng khác.TL431 là một tham chiếu điện áp shunt thường được sử dụng cho các ứng dụng này.

Khi TL431 bị hỏng, nếu không có sự thay thế của cùng một mô hình, nó có thể được thay thế trực tiếp bằng KA431, μA431, LM431, YL431, S431, v.v.

Các thiết bị TL431 và TL432 là các bộ điều chỉnh shunt có thể điều chỉnh ba đầu, với độ ổn định nhiệt được chỉ định so với các phạm vi nhiệt độ ô tô, thương mại và quân sự áp dụng.Điện áp đầu ra có thể được đặt thành bất kỳ giá trị nào giữa VREF (xấp xỉ 2,5 V) và 36 V, với hai điện trở bên ngoài.