Пришло время попсового контента :)
Думаю, многие видели или даже использовали микросхему TL431.
Этот параллельный стабилизатор напряжения / программируемый стабилитрон / источник опорного напряжения (ох, как только его не классифицируют) весьма популярен и находит много применений как в самоделках, так и в промышленно выпускаемых устройствах.
Имеет множество аналогов разных производителей: LM431, AS431, KA431 и т.д. и т.п. Существует и отечественный - КР142ЕН19А.
Основные характеристики
- Диапазон входных напряжений 2,5...36 В
- Ток катода 1...100 мА
- Минимальный ток стабилизации 0,4...1 мА
- Точность опорного напряжения 2 / 1 / 0,5% (для версии без буквы в названии / с буквой A / с буквой B)
Для лучшего понимания схем рассмотрим принцип работы TL431:
"Английское" название данного регулятора (shunt regulator, шунтирующий) весьма хорошо описывает, как работает TL431:
Когда напряжение на входе REF превышает опорное 2,495 В, транзистор открывается, шунтируя нагрузку. Точно так же работают и обычные стабилитроны.
И, также как и стабилитрону, TL431 нужен резистор, задающий ток стабилизации. Считается он так:
Ну, и наконец, схемы с участием TL431.
Стабилизатор / ИОН с задаваемым напряжением
В простейшем случае напряжение напрямую сравнивается с опорным и на выходе будет опорное напряжение 2,495 В.
Выставить нужное выходное напряжение можно с помощью резистивного делителя напряжения:
Выходное напряжение равно:
Ток, втекающий в REF, можно не учитывать, если брать не очень большие сопротивления резисторов делителя (производитель советует, чтобы их сопротивление было около порядка 10 кОм). Тогда можно задаться одним из резисторов и посчитать другой:
В моем примере взят R2 = 2,37 кОм, R1 по расчету 6,179 кОм, если брать из ряда Е48 - то 6,19 кОм рядом стоит :)
Подбирать резисторы надо весьма точно...
В отличие от обычных стабилитронов, TL431 не очень любит емкостные нагрузки и может самовозбудиться и колебаться.
При желании можно сделать один из резисторов переменным, и регулировать напряжение на выходе стабилизатора.
Встречаются схемы, где вместо R1 устанавливается терморезистор, и при повышении температуры TL431 включает транзистор, который включает вентилятор.
Тока 100 мА может быть недостаточно, поэтому используется:
Схема регулятора на TL431 с транзистором
Методика расчета та же, только резистор R выбирается такой, чтобы через TL431 шел ток стабилизации не меньше 1 мА.
Можно также использовать и MOSFET или транзистор Дарлингтона для умощнения стабилизатора.
Очень часто можно встретить TL431 в схемах источников дежурного напряжения в блоках питания (например, ATX). Выступает она там как
Усилитель ошибки
Приведу несколько примеров найденных в интернете схем:
Резисторы в делителе подобраны таким образом, чтобы если на линии питания напряжение больше, чем 5 В, на входе REF TL431 было напряжение больше 2,5 В.
При этом TL431 "откроется" и начнет пропускать через себя и светодиод ток. Из-за этого открывается фототранзистор оптрона, шунтируя вход обратной связи ШИМ-контроллера, заставляя его снизить коэффициент заполнения, а вместе с ним снижается и напряжение на линии питания.
Конденсатор С1 играет роль интегратора (часто последовательно с ним ставят еще один резистор). R - задает ток стабилизации и ограничивает ток светодиода оптрона.
Из TL431 можно получить и источник тока:
Источник втекающего тока
Микросхема сравнивает напряжение на резисторе R1 с опорным. А так как напряжение на резисторе R1 прямо пропорционально втекающему току, то этот самый ток можно задать по формуле:
Ничто не мешает нам поставить нагрузку "вниз" и получить
Ограничитель вытекающего тока
Только при расчете необходимо учитывать, что теперь в ток нагрузки входит и ток Iка, текущий через TL431:
В примере видно, что R1 задан ток 10 мА, и к нему приплюсовываются 3,6 мА со стабилитрона.
Бывают и более экзотичные применения:
Кто-то умудрялся делать из TL431 усилители...
Ну, что сказать, усиливает... Квадратиш, практиш, гуд :)
Видела еще схемы генераторов, но у меня чего-то модель не запустилась...
Поэтому советую этот программируемый стабилитрон использовать по назначению, например, как в моем блоке питания, где TL431 используется в качестве стабилизатора со сниженным шумом.
Можете дать автору копеечку на кофе, а можете и не давать :)
