Электронный компонент tl 431 — это одна из интегральных микросхем, чьё производство поставлено на массовый поток, начиная, с 1978 года. Она широко используется в большинстве компьютерных блоков питания, телевизоров и другой бытовой технике в качестве прецизионного программируемого источника опорного напряжения. На практике сложилось несколько схем включения tl431.
Устройство электронного элемента
Микросхема обладает простой конструкцией, состоящей из следующих элементов: корпуса, операционного усилителя (ОУ), выходного tl431 транзистора, а также источника опорного напряжения. Особенностью этой микросхемы является то, что она выполняет функции стабилитрона.
Источник опорного напряжения на 2.5 вольта, обладающий высокой стабильностью, подключается к инверсному входу ОУ (-), эмиттеру транзистора и землёй с помощью двух общих точек в цепь опорного напорного также включён кремниевый диод. Он предназначен для предотвращения создания обратного тока и защищает от переполюсовки. Прямой вход ® предназначен для приёма сигнала с других плат, а также питания усилителя. Он подключается через диод к коллектору транзистора также через общую точку. Выход ОУ подключён к базе транзистора.
Следует помнить, что транзистор, используемый в микросхемах данной серии, способен выдержать нагрузки до 0.1 А и 36 В.
Принцип работы
Работа микросхемы основана на принципе превышения напряжения поданного на прямой вход ОУ над опорным. При U (напряжении на прямом входе) меньше или равным Vref (опорном напряжении на выходе) будет подобное низкое напряжение, из-за чего транзистор не откроется, а ток по цепи анод-катод не будет поступать. Как только U превысит Vref на выходе ОУ, образуется напряжение, способное открыть транзистор и заставить ток протекать от катода к аноду, что заставляет микросхему работать.
Цоколёвка tl341
TL 341 представляет собой трёхвыводную микросхему. Каждая ножка имеет собственное название 1 — reference (выход), 2 — anode (анод) и 3 — catode (катод).
На практике цоколёвка бывает различной и зависит от типа корпуса выбранного производителем при изготовлении изделия. TL431 выпускается в большом количестве разных корпусов, от древних TO-92 до современных SOT-23. Распиновка tl431 в зависимости от вида корпуса изображены на рисунке 3.
Аналогами tl431 отечественного производства являются микросхемы КР142ЕН19А и К1156ЕР5Т. К зарубежным аналогам можно отнести:
- KA431AZ;
- KIA431;
- HA17431VP;
- IR9431N;
- AME431BxxxxBZ;
- AS431A1D;
- LM431BCM.
Технические характеристики
Основными техническим характеристиками микросхемы tl 341 являются:
напряжение анод-катод, которое может варьироваться от 2,5 до 36 В;- анодно-катодный ток, находящийся в пределах от 1 мА до 0,01 А;
- точность источника, зависящая от наличия буквы после цифровых обозначений, если буква отсутствует, то этот параметр составляет 2%, присутствует, А (1%) или В (0,5%).
Из характеристик видно, что микросхему можно использовать при довольно обширном диапазоне напряжения, однако пропускная способность по току весьма невелика. Чтобы получить более серьёзные, к катодной цепи подключают мощные транзисторы, которые регулируют выходные параметры.
Схемы включения
Микросхема tl 431 представляет собой стабилитрон интегрального типа. Она обладает тремя схемами включения:
- на 2.48 В (1);
- на 3, 3 В (2);
- на 14 В.
Вариант 1: схема на 2,48 В.
Схема включения стабилитрона на 2.48 вольта оснащена одноступенчатым преобразователем. Среднее значение рабочего тока в подобной системе составляет 5.3 А. К выводу ref (цепь опорного напряжения) монтируется цепь, состоящая из двух параллельно соединённых резисторов (по 2.4 и 2.26 кОм). На эти резисторы предварительно подаётся напряжение равное 5 В, которое после прохождения цепи превращается в 2,48.
С целью повышения чувствительности стабилитрона применяются разнообразные модуляторы, в основном, дипольного типа с ёмкостью менее 3 пФ (пикофарад). Стабилитроны подключают к катоду.
Вариант 2: схема включения на 3,3 В.
В схеме включения на 3,3 В также используется одноступенчатый преобразователь и резистор на 1 кОм, подключённый к катоду. Перед сопротивлением ставится сторонний источник питания на 3 В. К выводу (ref) подключается конденсатор ёмкостью 10 нФ, соединённый с землёй. Анод в подобной схеме сажается напрямую на землю, а катодная и входная цепи соединяются двумя общими точками.
Проблемой этой схемы включения является большая вероятность возникновения короткого замыкания (КЗ). Для того чтобы снизить риск возникновения КЗ, после стабилитронов монтируют предохранитель.
Чтобы усиливать сигнал к выводу подключают специальные фильтры. В такой схеме включения средние показатели напряжения и тока составляют 5 В/ 3.5 А, а точность стабилизации менее 3%. Стабилитрон подключается через векторный переходник поэтому нужно подбирать транзистор резонного типа Средняя ёмкость модулятора должна составлять 4.2 пФ. Для увеличения проводимости тока можно использовать триггеры.
Независимые устройства на базе микросхемы
Эту микросхему используют в блоках питания телевизоров и компьютером. Однако на её базе можно составить независимые электрические схемы некоторыми, из которых являются:
- стабилизатор тока;
- звуковой индикатор.
Стабилизатор тока
Стабилизатор тока — это одна из самых простых схем, которые можно реализовать на микросхеме tl 341. Он состоит из следующих элементов:
- источника питания;
- сопротивления R 1, подключённого с помощью общей точки к + линии питания;
- шунтирующего сопротивления R 2 к — линии питания;
- транзистора, чей эмиттер подключён к — линии через резистор R 2, коллектор к выходу — линии, а база через общую точку к катоду микросхемы;
- микросхемы tl 341, чей анод подключён к — линии с помощью общей токи, а вывод ref включён в эмиттерную цепь транзистора также с помощью общей точки.
Основную роль в данной схеме выполняет шунтирующий резистор R 2, который за счёт обратной связи устанавливает значение, напряжение равное 2,5 В. Из-за этого выходной ток будет принимать следующий вид: I=2,5/R2.
Звуковой индикатор
Звуковой индикатор на базе tl 341 представляет собой простую схему, изображённую на рисунке 5
Такой звуковой индикатор можно использовать для отслеживания уровня воды в какой-либо ёмкости. Датчик представляет собой электронную схему в корпусе с двумя выводными электродами, изготовленными из нержавеющей стали, один из которых расположен на 20 мм выше другого.
В момент соприкосновения выводов датчика с водой происходит снижение сопротивления и осуществляется переход tl 341 в линейный режим через резисторы R 1и R 2. Это способствует появлению автогенирации на резонансной частоте и образованию звукового сигнала.
Проверка работоспособности с помощью мультиметра
Вопросом о том, как проверить tl431 с помощью мультиметра, задаются многие. Ответ на него достаточно прост для того, чтобы проверить микросхему tl341 или её модификации tl431a необходимо выполнить следующие действия:
- Собрать простую тестовую схему с использованием микросхемы и ключа.
- Замкнуть цепь переключателя и провести измерения. Мультиметр должен показывать значение опорного напряжения — 2,5 В.
- Разомкнуть цепь и провести измерения. На дисплее измерительного прибора должно быть 5 В.
