В начале хотел написать короткую статью про типовые включения и коротенько затронуть тему нестандартного применения. Но по тому, какой интерес вызвала статья с кратким обзором по этой микросхеме. Я решил не много подробнее поговорить о ней. И разобраться как же можно ее применять.
И так вспоминаем структуру микросхемы.
Как видим в ее состав входит операционный усилитель (конечно это все условно, но структурная схема именно так показывает). И для тех, кто знаком с тем, что такое операционный усилитель. Станет понятно, что в таком виде, он представляет из себя операционный усилитель, которые сравнивает входное напряжение с опорным.
На деле конечно все сложнее, но для применения в данном виде микросхемы, нам будет достаточно, а кто хочет более подробно узнать, как она устроена и вообще, какие схемы скрыты за значками структурной схемы предлагаю, например прочитать статью на Википедии. А также на хабре есть хороший перевод с фотографиями про внутреннее устройство микросхемы. Для тех, кто начинает будет очень интересно и познавательно особенно про схемотехнические решения типа бандгап Видлара.
Но я не много оторвался от темы практического применения данной микросхемы и первое можно сказать классическое применение ее заключается в том, чтоб использовать ее, как универсальный стабилитрон
В самом простом виде это стабилитрон на 2,5В. Для этого достаточно охватить ее положительной обратной связью напрямую замкнув катод с ножкой REF . Схема представлена ниже:
В этой схеме для того, чтобы рассчитать резистор R 1 необходимо знать, ток идущий через нагрузку RL и ток идущий через TL 431.
R1=(Vin-2,5)/(Itl+Ir)
А ток проходящий через TL 431:
Itl=(Vin-Vref)/R
Причем выбирать ток через стабилизатор необходимо из промежутка от 1ма-100ма. И не забывать, что данный ток ограничен не только способностью TL 431 пропускать ток, но и ее мощностью. Токи ниже 1ма приведут к тому, что микросхема начнет самовозбуждаться.
И это связано с тем, что у подобных схем включения операционный усилитель охвачен положительной обратной связью.
Эффект вероятен и зависит от напряжения и тока, прикладываемого к микросхеме, а также зависит от емкости нагрузки. То есть при определённых условиях, если на выход данного стабилизатора поставить параллельно конденсатор допустим емкость 0,1мкф, то можно получить самовозбуждение. По сути, надо избегать емкости нагрузки в диапазоне от 1000пФ до 10мкФ.
Универсальный стабилитрон
Эта схема то, для чего ее разрабатывали. По сути, это не дорогая замена любого стабилитрона на напряжение от 2,5В до 36В. Эх в школьные годы знал бы я про это сколько бы схем собрал для пробы. Так как у меня запасов разных стабилитронов не было, да и глубоких знаний не было, впрочем, как и сейчас.
Схема как она подключается в таком включении:
RL это вроде как нагрузка, как и прошлой схеме.
А выходное напряжение определяется по следующей формуле:
Uout=Uref*(1+R1/R2)+Iref*R1
Uref =2,5В, Iref =2мка данные берутся из документации на микросхему.
То есть для схемы, показанной выше Uout =2,5*(1+10000/10000)+ 0.000002*10000=5,02В
Ну и если взять за данное какое то значение резистора, например R 2 и выбрав необходимое выходное напряжение можно узнать, значение второго резистора R 1.
R2=R1/((Uout-Iref*R1)/Uref)-1)
А вот чтоб вычислить выходной ток нужно, то есть рассчитать сопротивление RB нужно:
RB =(Uin -Uout )/Iin , где выходной ток это сумма тока делителя напряжения и тока нагрузки.
Как мы видим, данную микросхему очень хорошо использовать, если у вас под рукой нет стабилитрона на необходимое напряжение. Так что это одно из лучших схем применения.
Для увеличения тока в данном включении можно добавить транзистор, как показано на схеме ниже:
Для расчета выходного напряжения надо, как и в схеме выше задать один из резисторов, например R 2 и рассчитать выходное напряжение Uout =(1+R 1/R 2)*Uref .
Так же ее можно использовать в схема компенсационных стабилизаторов. Подключив ее к транзистору, который включен в виде токового повторителя.
Схема классическая, хоть и считается устаревшей из-за низкого КПД стабилизатора. Сейчас в действительности распространены импульсные стабилизаторы. Но простота ее сборки нравиться новичкам для первых источников питания. Конечно, не сравниться со всякими LM 317 и фиксированными стабилизаторами.
Очень хорошо подходит данная схем для изучения работы транзисторов и стабилитронов, так же принципов стабилизации.
И так схема компенсационного стабилизатора с последовательно включенным регулирующим элементом:
Схема приведена для справки. Номиналы элементов взяты от балды. Сразу предостерегаю от повторения данной схемы, это больше структурная схема для понимания принципа работы стабилизатора.
Для того чтобы данная схема обеспечивала больший ток необходимо использовать составной транзистор (транзистор Дарлингтона). Как показано на схеме ниже:
В данной схеме Uout =(1+R 2/R 5)*Uref . Транзисторы Q 2 мощный на необходимый ток, например КТ819. А Q 1 любой маломощный, например C 3198.
Так же эту схему мощно превратить в регулируемый источник питания заменив R 2 на переменный резистор.
Так же если сравнить данную схему с предыдущей структурной, то можно обратить внимание, что транзистор Q 1 заменен на составной Q 1, Q 2 и добавлены необходимые элементы.
PS. Материала оказалось очень много поэтому будет еще и третья часть, в которой я опишу остальные схемы.
В видео я не вижу смысла показывать, как работают эти схемы. Хотя возможно покажу саму простую. Интереснее будет попробовать ее заставить самовозбуждаться.
Поэтому тематика следующего видео будет про то, что я попробую ее завести, как старый драндулет :)