Σε αυτήν την ανάρτηση μαθαίνουμε πώς λειτουργεί το IC ρυθμιστή shunt συνήθως σε κυκλώματα SMPS. Παίρνουμε το παράδειγμα της δημοφιλούς συσκευής TL431 και προσπαθούμε να κατανοήσουμε τη χρήση της σε ηλεκτρονικά κυκλώματα μέσω μερικών από τις σημειώσεις εφαρμογής της.
Ηλεκτρικές προδιαγραφές
Τεχνικά η συσκευή TL431 ονομάζεται προγραμματιζόμενος ρυθμιστής διακλάδωσης, με απλούς όρους μπορεί να νοηθεί ως ρυθμιζόμενη δίοδος zener.
Ας μάθουμε περισσότερα σχετικά με τις προδιαγραφές και τις σημειώσεις εφαρμογής.
Το TL431 αποδίδεται με τα ακόλουθα κύρια χαρακτηριστικά:
- Ρυθμιζόμενη τάση εξόδου ή προγραμματιζόμενη από 2,5V (ελάχιστη αναφορά) έως 36 βολτ.
- Έξοδος αντίστασης χαμηλή δυναμική, περίπου 0,2 Ohm.
- Ικανότητα χειρισμού νεροχύτη έως 100mA κατ 'ανώτατο όριο
- Σε αντίθεση με τα κανονικά zeners, η παραγωγή θορύβου είναι αμελητέα.
- Γρήγορη εναλλαγή απόκρισης.
Πώς λειτουργεί το IC TL431;
Το TL431 είναι ένα τρανζίστορ τριών ακίδων όπως (όπως το BC547) ρυθμιζόμενο ή προγραμματιζόμενο ρυθμιστή τάσης.
Η τάση εξόδου μπορεί να διαστασιοποιηθεί χρησιμοποιώντας μόνο δύο αντιστάσεις στα καθορισμένα πτερύγια της συσκευής.
Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει το εσωτερικό διάγραμμα μπλοκ της συσκευής, καθώς και τις ονομασίες καρφιτσώματος.
Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει τις ακίδες της πραγματικής συσκευής. Ας δούμε πώς αυτή η συσκευή μπορεί να διαμορφωθεί σε πρακτικά κυκλώματα.
Παραδείγματα κυκλώματος χρησιμοποιώντας TL431
Το παρακάτω κύκλωμα δείχνει πώς η παραπάνω συσκευή TL431 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τυπικός ρυθμιστής διακλάδωσης.
Η παραπάνω εικόνα δείχνει πώς με τη βοήθεια μερικών αντιστάσεων το TL431 μπορεί να συνδεθεί ως ρυθμιστής διακλάδωσης για παραγωγή εξόδων μεταξύ 2,5v έως 36v. Το R1 είναι μια μεταβλητή αντίσταση που χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της τάσης εξόδου.
Η αντίσταση της σειράς στη θετική τροφοδοσία εισόδου μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm:
R = Vi / I = Vi / 0.1
Εδώ Vi είναι η είσοδος τροφοδοσίας που πρέπει να είναι κάτω από 35 V. Το 0,1 ή 100 mA είναι η μέγιστη προδιαγραφή ρεύματος διακλάδωσης του IC και το R είναι η αντίσταση στο Ohms.
Υπολογισμός αντιστάσεων Shunt Regulator
Ο ακόλουθος τύπος ισχύει για την απόκτηση των τιμών των διαφόρων εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό της τάσης διακλάδωσης.
Vo = (1 + R1 / R2) Vref
Σε περίπτωση που ένα 78XX πρέπει να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με τη συσκευή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί το ακόλουθο κύκλωμα:
Η γείωση της καθόδου TL431 συνδέεται με τον πείρο γείωσης του 78XX. Η έξοδος από το 78XX IC συνδέεται με το δυνητικό δίκτυο διαχωριστή που καθορίζει την τάση εξόδου.
Τα μέρη μπορούν να αναγνωριστούν μέσω του τύπου που φαίνεται στο διάγραμμα.
Οι παραπάνω διαμορφώσεις περιορίζονται σε μέγιστο ρεύμα 100 mA στην έξοδο. Για την αύξηση του ρεύματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα buffer τρανζίστορ, όπως φαίνεται στο ακόλουθο κύκλωμα.
Στο παραπάνω διάγραμμα, η τοποθέτηση των περισσότερων μερών είναι παρόμοια με τον πρώτο σχεδιασμό ρυθμιστή διακλάδωσης, εκτός από το ότι εδώ η κάθοδος διαθέτει μια αντίσταση στο θετικό και το σημείο γίνεται επίσης η βασική σκανδάλη του συνδεδεμένου τρανζίστορ buffer.
Το ρεύμα εξόδου εξαρτάται από το μέγεθος του ρεύματος που μπορεί να βυθίσει το τρανζίστορ.
Στο παραπάνω διάγραμμα μπορούμε να δούμε δύο αντιστάσεις των οποίων οι τιμές δεν αναφέρονται, μία σε σειρά με τη γραμμή τροφοδοσίας εισόδου, μια άλλη στη βάση του τρανζίστορ PNP.
Η αντίσταση στην πλευρά εισόδου περιορίζει το μέγιστο ανεκτό ρεύμα που μπορεί να βυθιστεί ή να απομακρυνθεί από το τρανζίστορ PNP. Αυτό μπορεί να υπολογιστεί με τον ίδιο τρόπο όπως συζητήθηκε προηγουμένως για το πρώτο διάγραμμα ρυθμιστή TL431. Αυτή η αντίσταση προστατεύει το τρανζίστορ από το κάψιμο λόγω βραχυκυκλώματος στην έξοδο.
Η αντίσταση στη βάση του τρανζίστορ δεν είναι κρίσιμη και μπορεί να επιλέξει αυθαίρετα οτιδήποτε μεταξύ 1k και 4k7.
Περιοχές εφαρμογής του IC TL431
Αν και οι παραπάνω διαμορφώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε οποιοδήποτε μέρος όπου απαιτείται ρύθμιση τάσης ακριβείας και αναφορές, χρησιμοποιείται εκτενώς σε κυκλώματα SMPS σήμερα για τη δημιουργία ακριβούς τάσης αναφοράς για τον συνδεδεμένο οπτοζεύκτη, ο οποίος με τη σειρά του ζητά να ρυθμιστεί η είσοδος mosfet του SMPS η τάση εξόδου ακριβώς στα επιθυμητά επίπεδα.
Για περισσότερες πληροφορίες μεταβείτε στη διεύθυνση https://www.fairchildsemi.com/ds/TL/TL431A.pdf
Προηγούμενο: Αυτόματο κύκλωμα χρονοδιακόπτη λαμπτήρα πόρτας Επόμενο: Μονοφασικό κύκλωμα πρόληψης
