تکنیک های طراحی چهار نوع مدار معمولی TL431

TL431 یک منبع ولتاژ مرجع دقیق قابل تنظیم / تنظیم کننده زنر قابل برنامه ریزی است که به طور گسترده در طراحی منبع تغذیه استفاده می شود. عملکرد اصلی آن این است که به عنوان منبع ولتاژ مرجع دقیق عمل کند. ولتاژ مرجع 2.495 ولت (مقدار معمولی) را در داخل ارائه می دهد. دارای ثبات بالا و ویژگی های رانش دمای پایین است. همچنین می توان از آن به عنوان دیود زنر قابل تنظیم استفاده کرد. ولتاژ خروجی را می توان با تقسیم ولتاژ مقاومت خارجی تنظیم کرد و محدوده قابل تنظیم حدود 2.5V-36V است. TL431 دارای ساختار جاذب بار (Shunt) است، شبیه به حالت عملکرد دیود زنر. این می تواند جریان اضافی را جذب کند، ولتاژ خروجی را به مقدار تنظیم شده تثبیت کند و ویژگی های سوئیچینگ دارد. می توان از آن به عنوان یک مقایسه یا سوئیچ کنترل ساده استفاده کرد.

سناریوهای کاربردی معمول TL431 شامل خدمت به عنوان یک مرجع ولتاژ دقیق در منبع تغذیه سوئیچینگ است که می‌تواند همراه با یک اپتوکوپلر در مسیر کنترل بازخورد برای تنظیم ولتاژ خروجی (مانند ماژول‌های AC-DC، DC-DC) یا به‌عنوان مرجع یک منبع تغذیه تنظیم‌شده خطی برای ارائه یک منبع تغذیه تنظیم‌شده خطی یا یک منبع تغذیه تنظیم‌کننده خطی برای ارائه یک منبع تغذیه تنظیم‌شده خطی استفاده شود. در مدار حفاظت از اضافه ولتاژ/کم ولتاژ، می توان آن را با تقسیم کننده ولتاژ مقاومت و ترانزیستور مطابقت داد تا هنگام نظارت ولتاژ از آستانه فراتر یا کمتر از آن، حفاظت شروع شود. TL431 همچنین می تواند در مقایسه کننده های ساده استفاده شود که می تواند به عنوان یک مقایسه کننده کم هزینه برای مقایسه ولتاژ ورودی با ولتاژ مرجع استفاده شود. TL431 همچنین می تواند ولتاژ را در مدار شارژ باتری تشخیص دهد، تشخیص دهد که آیا ولتاژ شارژ با استاندارد مطابقت دارد یا خیر و سوئیچ فرآیند شارژ را کنترل کند.

نمودار شماتیک ساده شده TL431
نمودار شماتیک ساده شده TL431

TL431 دارای مزایای دقت بالا، پایداری خوب (نسخه دقت ± 0.5٪ یا ± 1٪)، هزینه پایین، به دست آوردن آسان، ولتاژ قابل تنظیم، الاستیسیته بالا، مدار کاربردی ساده و جایگزینی مستقیم دیود زنر است.

برای اینکه درک بهتری از کاربرد TL431 داشته باشید، در ادامه رایج‌ترین مدارهای سه TL431 و همچنین یک مدار عملکردی واقعی که با اجزای مستقل ساخته شده است، توضیح داده شده است.

طراحی مدار مرجع ولتاژ 2.5 ولت با TL431
هنگامی که می خواهید یک مدار مرجع ولتاژ 2.5 ولت با TL431 طراحی کنید، در واقع از ولتاژ مرجع دقیق داخلی آن (معمولاً 2.495 ولت) برای خروجی ولتاژ 2.5 ولت پایدار استفاده می کنید. این یکی از اساسی ترین و رایج ترین برنامه های کاربردی TL431 است. TL431 دارای مزیت دقت بالا ± 0.5٪ و پایداری دما خوب است. برای استفاده به عنوان معیار ADC/DAC یا مقایسه‌کننده مناسب است و هزینه کم آن باعث می‌شود به راحتی به قطعات برسید.

سه پایه TL431 شامل مرجع، متصل داخلی به مرجع 2.495 ولت، کاتد (K) متصل به خروجی (معادل ترمینال مثبت)، آند (A) متصل به زمین (GND) است. هنگامی که Ref و Cathede اتصال کوتاه دارند، TL431 ولتاژ مرجع داخلی خود را ≈ 2.5V خروجی می دهد. اگر Ref به کاتد متصل نباشد، اما ولتاژ بر مقاومت تقسیم شود، TL431 را می توان به ولتاژ خروجی بالاتر (مثلا 3.3 ولت، 5 ولت و غیره) تنظیم کرد. با این حال، هنگام به دست آوردن یک خروجی مرجع 2.5 ولت، اتصال مستقیم Ref و Cathede ساده ترین و پایدارترین راه برای انجام این کار است.

نمونه ای از مدار مرجع ولتاژ 2.5 ولت
نمونه ای از مدار مرجع ولتاژ 2.5 ولت

اول، اولین مدار معرفی شده نیز رایج ترین مدار مرجع ولتاژ 2.5 ولت است. Ref و کاتد TL431 را به عنوان منبع مرجع ولتاژ 2.5 ولت مستقیماً وصل کنید. در حین استفاده، فقط باید مقدار مقاومت R1 را با توجه به ولتاژ و جریان ورودی واقعی محاسبه کرد تا اطمینان حاصل شود که جریان از 1 میلی آمپر تا 100 میلی آمپر و ولتاژ برق کمتر از 36 ولت است.