Petunjuk dan peranti isyarat pada dioda zener laras TL431

Penstabil bersepadu TL431 digunakan terutamanya dalam bekalan kuasa. Walau bagaimanapun, untuk itu anda boleh menemui banyak lagi aplikasi. Beberapa skema ini disediakan dalam artikel ini.

Artikel ini akan membincangkan tentang alat mudah dan berguna yang digunakan Cip TL431. Tetapi dalam kes ini, anda tidak perlu takut dengan perkataan "microcircuit", ia hanya mempunyai tiga kesimpulan, dan di luarnya ia kelihatan seperti transistor kuasa rendah mudah dalam pakej TO90.

Pertama sedikit sejarah

Begitu juga bahawa semua jurutera elektronik tahu nombor sihir 431, 494. Apakah ini?

INSTRUMEN TEXAS berada di barisan hadapan era semikonduktor. Selama ini, dia berada di peringkat pertama dalam senarai pemimpin dunia dalam pengeluaran komponen elektronik, dengan tegas memegang dirinya dalam sepuluh teratas atau, seperti yang mereka katakan lebih kerap, di peringkat dunia TOP-10. Litar bersepadu pertama dicipta pada tahun 1958 oleh Jack Kilby, pekerja syarikat ini.

Kini TI menghasilkan pelbagai jenis mikrosirkuit, nama yang bermula dengan awalan TL dan SN. Ini adalah masing-masing analog dan logik (digital) microcircuits, yang selama-lamanya memasuki sejarah TI dan masih mencari aplikasi yang luas.

Antara yang pertama dalam senarai "sihir" cip mungkin perlu dipertimbangkan laras voltan pengawal selia TL431. Dalam kes tiga-pin mikrokircuit ini, 10 transistor tersembunyi, dan fungsi yang dilakukan olehnya adalah sama seperti diode zener konvensional (Zener diode).

Tetapi disebabkan komplikasi ini, microcircuit mempunyai kestabilan haba yang lebih tinggi dan ciri-ciri cerun yang meningkat. Ciri utamanya ialah dengan pembahagi luar voltan penstabilan boleh ditukar dalam 2.5 ... 30 V. Untuk model terkini, ambang yang lebih rendah ialah 1.25 V.

TL431 telah dicipta oleh pekerja TI Barney Holland pada awal tahun tujuh puluhan. Kemudian dia terlibat dalam menyalin cip penstabil syarikat lain. Kami akan mengatakan ripping, tidak menyalin. Oleh itu, Barney Holland meminjam sumber voltan rujukan dari microcircuit asal, dan pada dasarnya mencipta microcircuit penstabil yang berasingan. Pada mulanya ia dipanggil TL430, dan selepas beberapa peningkatan ia dipanggil TL431.

Sejak itu, banyak masa telah berlalu, dan sekarang tidak ada satu bekalan kuasa komputer, di mana sahaja ia mendapati aplikasi. Ia juga mendapati aplikasi dalam hampir semua kuasa bekalan kuasa berpaling rendah. Salah satu daripada sumber-sumber ini sekarang di setiap rumah, adalah pengecas untuk telefon bimbit. Umur panjang sedemikian hanya boleh dicemburui. Rajah 1 menunjukkan gambarajah fungsi TL431.

Rajah 1. Rajah fungsional TL431.

Barney Holland juga mencipta cip TL494 yang sama-sama terkenal dan masih dalam permintaan. Ini adalah pengawal PWM push-pull, dengan asasnya banyak model bekalan kuasa beralih dicipta. Oleh itu, nombor 494 juga merujuk kepada "sihir".

Kini mari kita beralih kepada pertimbangan pelbagai reka bentuk berdasarkan cip TL431.

Petunjuk dan Penandatangan

Cip TL431 boleh digunakan bukan sahaja untuk tujuan yang dimaksudkan sebagai diod zener dalam bekalan kuasa. Atas dasarnya, adalah mungkin untuk mencipta pelbagai penunjuk cahaya dan juga peranti isyarat bunyi. Menggunakan peranti sedemikian, anda boleh menjejaki banyak parameter yang berbeza.

Pertama sekali, itu hanya voltan elektrik. Jika apa-apa kuantiti fizikal dengan bantuan sensor dibentangkan dalam bentuk voltan, maka adalah mungkin untuk membuat peranti yang memantau, sebagai contoh, paras air dalam tangki, suhu dan kelembapan, pencahayaan atau tekanan cecair atau gas.

Lebih Penggera Voltan

Pengendalian peranti isyarat tersebut adalah berdasarkan fakta bahawa apabila voltan pada elektrod kawalan zitar dioda DA1 (pin 1) adalah kurang daripada 2.5 V, diod zener ditutup, hanya arus kecil mengalir melaluinya, biasanya tidak lebih daripada 0.3 ... 0.4 mA. Tetapi semasa ini sudah cukup untuk cahaya yang sangat lemah dari LED HL1. Untuk mengelakkan fenomena ini, sudah cukup untuk menyambungkan perintang dengan rintangan kira-kira 2 ... 3 KOhm sejajar dengan LED. Litar pengesan overvoltage ditunjukkan dalam Rajah 2.

Rajah 2. Pengesan overvoltage.

Jika voltan di elektrod kawalan melebihi 2.5 V, diod zener akan terbuka dan LED HL1 akan menyala. had semasa yang diperlukan melalui diode zener DA1 dan LED HL1 menyediakan perintang R3. Arus maksimum zener diode ialah 100 mA, manakala parameter yang sama untuk LED HL1 hanya 20 mA. Ia adalah dari keadaan ini bahawa rintangan resistor R3 dikira. lebih tepat lagi, rintangan ini boleh dikira menggunakan formula di bawah.

R3 = (Upit - Uhl - Uda) / Ihl. Pengiraan berikut digunakan di sini: Upit - voltan bekalan, UL - voltan langsung menurun pada LED, voltan Uda pada litar terbuka (biasanya 2V), IH LED semasa (ditetapkan dalam ... 15 mA). Juga, jangan lupa bahawa voltan maksimum untuk diode zener TL431 hanya 36 V. Parameter ini juga tidak boleh dilebihi.

Tahap Penggera

Voltan pada elektrod kawalan, di mana LED HL1 (Uz) menyala, ditetapkan oleh pembahagi R1, R2. parameter pembahagi dikira oleh formula:

R2 = 2.5 * R1 / (Uz - 2.5). Untuk pelarasan yang lebih tepat pada ambang tindak balas, anda boleh memasang trim penalaan dan bukannya perintang R2, dengan nilai nominal satu setengah kali lebih banyak daripada yang dikira. Selepas warna dibuat, ia boleh digantikan dengan perintang malar, rintangan yang sama dengan rintangan bahagian diperkenalkan.

Kadang-kadang diperlukan untuk mengawal beberapa tahap voltan. Dalam kes ini, tiga peranti isyarat tersebut diperlukan, masing-masing dikonfigurasi untuk voltannya sendiri. Oleh itu, adalah mungkin untuk mewujudkan garis panduan utama, skala linear.

Untuk kuasa litar paparan, yang terdiri daripada LED HL1 dan perintang R3, anda boleh menggunakan sumber kuasa berasingan, walaupun tidak stabil. Dalam kes ini, voltan dikawal digunakan pada terminal teratas resistor R1, yang harus diputuskan dari resistor R3. Dengan kemasukan ini, voltan terkawal boleh berkisar antara tiga hingga beberapa puluh volt.

Penunjuk Undervoltage

Rajah 3. Penunjuk Undervoltage.

Perbezaan di antara litar ini dan yang terdahulu adalah bahawa LED dihidupkan secara berbeza. Kemasukan ini dipanggil songsang, kerana LED menyala apabila cip ditutup. Sekiranya voltan terkawal melebihi ambang yang ditetapkan oleh pembahagi R1, R2, mikrosirkuit terbuka, dan arus mengalir melalui resistor R3 dan pin 3 - 2 (katod - anoda) daripada mikrosirkuit.

Pada cip dalam kes ini terdapat penurunan tegangan 2 V, yang tidak mencukupi untuk menyalakan LED. Untuk memastikan LED tidak terjamin, dua diod dipasang dalam siri dengannya. Sesetengah jenis LED, contohnya biru, putih dan beberapa jenis hijau, menyala apabila voltan melebihi 2.2 V. Dalam kes ini, jumper yang diperbuat daripada wayar dipasang bukannya diod VD1, VD2.

Apabila voltan yang dipantau menjadi kurang dari set yang ditetapkan oleh pembahagi R1, R2 penutup mikrosirkuit, voltan pada keluarannya akan melebihi 2 V, jadi HL1 LED akan menyala.

Jika anda ingin mengawal hanya perubahan voltan, penunjuk boleh dipasang mengikut skema yang ditunjukkan dalam Rajah 4.

Rajah 4. Penunjuk perubahan voltan.

Penunjuk ini menggunakan LED dua warna HL1. Jika voltan yang dipantau melebihi nilai ambang, lampu LED merah menyala, dan jika voltan rendah, cahaya hijau dihidupkan.

Dalam kes apabila voltan itu berada berhampiran ambang yang telah ditentukan (kira-kira 0.05 ... 0.1 V), kedua-dua penunjuk dipadamkan, kerana ciri pemindahan zener diode mempunyai cerun yang jelas.

Jika anda ingin memantau perubahan dalam mana-mana kuantiti fizikal, maka resistor R2 boleh digantikan oleh sensor yang mengubah rintangan di bawah pengaruh alam sekitar. Peranti yang sama ditunjukkan dalam Rajah 5.

Rajah 5. Skim pemantauan parameter alam sekitar.

Secara konvensional, pada satu rajah beberapa sensor ditunjukkan sekaligus. Jika ia akan berlaku phototransistoria akan berubah penyampai gambar. Walaupun pencahayaannya besar, phototransistor terbuka, dan rintangannya kecil. Oleh itu, voltan pada terminal kawalan DA1 kurang daripada ambang, akibatnya, LED tidak ringan.

Apabila pencahayaan menurun, rintangan penukar phototransistor meningkat, yang membawa kepada peningkatan voltan di terminal kawalan DA1. Apabila voltan ini melebihi ambang (2.5 V), diod zener terbuka dan lampu LED menyala.

Jika, bukannya fototransistor, termistor, sebagai contoh, siri MMT, disambungkan kepada input peranti, penunjuk suhu diperoleh: apabila suhu jatuh, LED akan menyala.

Skim yang sama boleh digunakan sebagai sensor kelembapan, sebagai contoh, tanah. Untuk melakukan ini, bukannya termistor atau fototransistor, elektrod keluli tahan karat harus dihubungkan, yang pada jarak tertentu dari satu sama lain harus ditancapkan ke dalam tanah. Apabila bumi mengering ke tahap yang ditentukan semasa persediaan, LED akan menyala.

Had ambang peranti dalam semua kes ditetapkan menggunakan perintang variabel R1.

Sebagai tambahan kepada petunjuk cahaya tersenarai pada cip TL431, ia juga mungkin untuk memasang penunjuk audio. Gambarajah penunjuk seperti ditunjukkan dalam Rajah 6.

Rajah 6. Penunjuk paras cecair bunyi.

Untuk mengawal tahap cecair, seperti air dalam tab mandi, sensor dari dua plat tahan karat, yang terletak pada jarak beberapa milimeter dari satu sama lain, disambungkan ke litar.

Apabila air mencapai sensor, rintangannya berkurang, dan cip memasuki mod linear melalui perintang R1 R2. Oleh itu, penjanaan diri berlaku pada kekerapan resonan dari p1zoseramic emitter HA1, di mana isyarat bunyi akan berbunyi.

Sebagai pemancar, anda boleh menggunakan radiator ZP-3. peranti ini dikuasakan dari voltan 5 ... 12 V. Ini membolehkan anda untuk kuasa walaupun dari bateri galvanik, yang memungkinkan untuk menggunakannya di tempat yang berbeza, termasuk di bilik mandi.

Skop utama cip TL434, tentu saja, bekalan kuasa. Tetapi, seperti yang kita lihat, keupayaan mikrosirkuit tidak terhad kepada ini sahaja.

Boris Aladyshkin