Микросхема tl431: характеристики, datasheet, схема включения и аналоги

Введение

Понадобился мне тут недорогой источник опорного напряжения. Полистав каталоги, я остановил свой выбор на микросхеме TL431 за 20 рублей. Сейчас расскажу, что это за букашка и как ее использовать.

TL431 — это так называемый программируемый стабилитрон. Применяется в качестве источника опорного напряжения и источника питания для малопотребляющих схем. Выпускается несколькими производителями и в разных корпусах, мне досталась от Texas Instruments в корпусе SOT23.

Технические характеристики: — выходное напряжение от 2.5 до 36 В- рабочий ток от 1 до 100 мА- выходное сопротивление 0.2 Ом- точность 0.5%, 1% и 2% Имеет три вывода. Два как у стандартного стабилитрона — анод и катод. И вывод опорного напряжения, который подключается к катоду или средней точке делителя напряжения. На зарубежных схемах обозначается так:

Минимальная схема включения требует один резистор и позволяет получать опорное напряжение 2.5 В.

Резистор в этой схеме рассчитывается по следующей формуле:

где Ist — ток TL431, а Il — ток нагрузки. Входной ток опорного вывода не учитывается, так как он ~2 мкА. В полной схеме включения к TL431 добавляются еще два резистора, но в этом случае можно получить произвольное выходное напряжение.

Номиналы резисторов делителя напряжения и выходное напряжение TL431 связаны следующим соотношением:

,где Uref = 2.5 В, Iref = 2 мкА. Это типовые значения и они имеют определенный разброс (смотрите даташит). Если задаться значением одного из резисторов и выходным напряжением, то можно рассчитать значение второго резистора.

А зная выходное напряжение и входной ток, можно рассчитать номинал резистора R1:

,где Iin — входной ток схемы, который складывается из рабочего тока TL431, тока делителя напряжения и тока нагрузки. Если TL431 используется для получения опорного напряжения, то резисторы R2 и R3 нужно брать с точностью 1% из ряда E96.

Начальные данные Входное напряжение Uin = 9 ВТребуемое выходное напряжение Uout = 5 ВТок нагрузки Il = 10 мА Данные из даташита: Ist = 1..100 мАIref = 2 мкАUref = 2.495 В Расчет Задаемся значением резистора R2. Максимальное значение этого резистора ограничено током Iref = 2 мкА. Если брать номинал резистора R2 равным единицам/десяткам кОм, то это подойдет. Пусть R2 = 10 кОм. Так как TL431 используется в качестве источника питания, высокая точность здесь не нужна и членом Iref*R2 можно пренебречь.

Округленное значение R3 будет равно 10 кОм. Чтобы рассчитать R1 нужно прикинуть входной ток схемы. Он складывается из тока TL431, тока нагрузки и тока делителя напряжения. Ток делителя напряжения равен Uout/(R1+R2) = 5/20000 = 250 мкА. Ток TL431 может быть от 1 до 100 мА. Если взять ток Ist > 2 мА, то током делителя можно пренебречь. Тогда входной ток будет равен Iin = Ist + Il = 2 + 10 = 12 мА. А номинал R1 = (Uin — Uout)/Iin = (9 — 5)/0.012 = 333 Ом. Округляем до 300. Мощнность, рассеиваемая на резисторе R1, равна (9 — 5)*0.012 = 0.05 Вт. На остальных резисторах она будет еще меньше. R1 = 300 Ом R2 = 10 кОмR3 = 10 кОм Примерно так, без учета нюансов.

Если будете использовать TL431 и повесите на выходе конденсатор, то микросхема может «загудеть». Вместо уменьшения выходного шума, на катоде появится периодический пилообразный сигнал в несколько милливольт.

Емкость нагрузки, при которой TL431 ведет себя стабильно, зависит от тока катода и выходного напряжения. Возможные значения емкости показаны на картинке из даташита. Стабильные области — это те, что за пределами графиков.

tl431.pdf

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.

Что из себя представляет микросхема TL431

Эту микросхему, разработанную в 70-х годах ХХ века, часто называют «регулируемым стабилитроном», и на схеме обозначают, как стабилитрон с двумя классическими выводами – анодом и катодом. Также имеется третий вывод, о назначении которого позже. На вид микросборка стабилитрон совсем не напоминает. Выпускается, как обычная микросхема, в нескольких вариантах корпуса. Изначально изготавливались варианты только под плату с отверстиями (true hole), с развитием SMD-технологий TL431 стали «упаковывать» и в корпуса для поверхностного монтажа, включая популярные SOT с различным количеством выводов. Минимально необходимое для работы количество ног – 3. Некоторые корпуса содержат большее количество выводов. Излишние ножки либо никуда не подключены, либо задублированы.

Технические характеристики

Рассмотрим максимально допустимые характеристики микросхемы TL431. Если при работе они будут превышены, то прибор выйдет из строя. Длительная эксплуатация устройства с параметрами, близкими к предельным, также опасна для него. Значения этих параметров представлены ниже:

наибольшее возможное напряжение между анодом и катодом – 37 В;
диапазон токов, протекающих через катод на протяжении длительного времени – от -100 до +150мА;
диапазон токов на входе (управляющем электроде) устройства – от -0,05 до +10 мА;
максимальная рассеиваемая мощность зависит от типа корпуса:
SOT-89 – 0.8 Вт;
ТО-92 – 0,78 Вт;
SO-8 – 0.75 Вт;
SOT-23 – 0,33 Вт;
SOT-25 – 0,5 Вт.
диапазон рабочих температур – от -25 до +85ОС;
предельно допустимая температура кристалла – +150 ОС;
диапазон температур при которых может хранится изделие — -65 до +150 ОС.

В технической документации производители приводят диапазон рекомендуемых рабочих характеристик. Напряжение на катоде V_KA может изменяться от минимального, равного управляющему V_REF, до максимального 36 В. Катодный ток должен находиться в пределах от 1 до 100 мА.

При конструировании нового устройства следует также обращать внимание на электрические характеристики. Измерение производилось при температуре TC= 25°C

Остальные параметры тестирования приведены в колонке «Режимы измерения».

Параметры	Режимы измерения	Обозн.	min	typ	max	Ед. изм
Управляющее напряжение	V_KA=V_REF,I_KA=10 мA	V_REF	2,455	2,495	2,535	В
Величина отклонения управляющего напряжения при изменении температуры	V_KA=V_REF,I_KA=10 мA, Ta = от 0°C до +85°C	V_DEV		9,0	20	мВ
Изменение напряжения на управляющем электроде в зависимости от изменения напряжения на катоде	I_KA=10 мA ΔVKA=10V~VREF ΔVKA=36V~10V	ΔV_REF ΔV_КА		-1,0 -0,5	-2,7 -2,0	мВ/В мВ/В
Ток через управляющий электрод	I_KA=10 мA	I_REF		1,5	4	мкА
Отклонение управляющего (опорного) тока при изменении температуры	I_KA=10 мA	ΔI_REF ΔT		0,4	1,2	мкА
Минимальный управляющий ток через катод,	V_KA=V_REF	I_KA(MIN)		0,3	0,5	мА
Ток через катод при закрытом переходе	V_KA=36V, V_REF=0	I_KA(OFF)		0,05	1,0	мкА
Динамическое сопротивление	V_KA=V_REF, f≤1.0 кГц I_KA=1 to 100 мA	Z_KA		0,15	0,5	Ом

Назначение и сфера применения

Не существует ни одного в котором бы не было микросхемы TL431 datasheet. Также ее можно встретить практически во всех импульсных маломощных источниках питания, например, в зарядках для мобильных телефонов. Эти микросхемы можно использовать не только по прямому назначению (стабилитрон для блоков питания), но и создавать на их базе различные световые индикаторы и звуковые сигнализаторы. С помощью таких приборов отслеживают множество различных параметров (но основным все-таки является напряжение). Существует множество схем на базе TL431 datasheet, благодаря которым можно собрать устройства, контролирующие уровень жидкости в емкости, влажность и температуру, давление газа или жидкости, освещенность. Перечисленные варианты — не единственно возможные, применение данной микросхемы на самом деле весьма широко, все зависит от желания конструктора.

Очень часто начинающие радиолюбители интересуются, чем можно заменить TL431. Аналог, конечно, существует. Так, можно использовать импортные изделия КА431 и отечественные устройства КР142ЕН19А, К1156ЕР5х.

TL 431 интегральный стабилитрон

Основные характеристики программируемого источника опорного напряжения TL 431

Номинальное рабочее напряжение на выходе от 2,5 до 36 В;
Ток на выходе до 100 мА;
Мощность 0,2 Ватт;
Диапазон рабочей температуры для TL 431C от 0° до 70°;
Диапазон рабочей температуры для TL 431A от -40° до +85°.

Точность интегральной схемы TL 431 указывается шестой буквой в обозначении:

Точность без буквы – 2%;
Буква А – 1%;
Буква В – 0, 5%.

Столь широкое его применения обусловлено низкой ценой, универсальным форм-фактором, надёжностью, и хорошей устойчивостью к агрессивным факторам внешней среды. Но также следует отметить точность работы данного регулятора напряжения. Это позволило ему занять нишу в устройствах микроэлектроники.

Основное предназначение TL 431 стабилизировать опорное напряжение в цепи. При условии, когда напряжение на входе источника ниже номинального опорного напряжения, в программируемом модуле транзистор будет закрыт и проходящий между катодом и анодом ток не будет превышать 1 мА. В случае, когда выходное напряжение станет превышать запрограммированный уровень, транзистор будет открыт и электрический ток сможет свободно проходит от катода к аноду.

Схема включения TL 431

В зависимости от рабочего напряжения устройства схема подключения будет состоять из одноступенчатого преобразователя и расширителя (для устройств 2,48 В.) или модулятора небольшой ёмкости (для устройств 3.3 В). А также чтобы снизить риск короткого замыкания, в схему устанавливается предохранитель, как правило, за стабилитроном. На физическое подключение оказывает влияние форм-фактор устройства, в котором будет находиться схема TL 431, и условия окружающей среды (в основном температура).

Стабилизатор на основе TL 431

Простейшим стабилизатором на основе TL 431 является параметрический стабилизатор. Для этого в схему нужно включить два резистора R 1, R 2 через которые можно задавать выходное напряжение для TL 431 по формуле: U вых= Vref (1 + R 1/ R 2). Как видно из формулы здесь напряжение на выходе будет прямо пропорционально отношению R 1 к R 2. Интегральная схема будет держать напряжение на уровне 2,5 В. Для резистора R 1 выходное значение рассчитывается так: R 1= R 2 (U вых/ Vref – 1).

Эта схема стабилизатора, как правило, используется в блоках питания с фиксированным или регулируемым напряжением. Такие стабилизаторы напряжения на TL 431 можно обнаружить в принтерах, плоттерах, и промышленных блоках питания. Если необходимо высчитать напряжение для фиксированных источников питания, то используем формулу Vo = (1 + R 1/ R 2) Vref.

Временное реле

Прецизионные характеристики TL 431 позволяют использовать его не совсем по «прямому» назначению. Из-за того, что входной ток этого регулируемого стабилизатора составляет от 2 до 4 мкА, то используя данную микросхему можно собрать временное реле. Роль таймера в нём будет исполнять R1 который начнёт постепенно заряжаться после размыкания контактов S 1 C 1. Когда напряжение на выходе стабилизатора достигнет 2,5 В, транзистор DA1 будет открыт, через светодиоды оптопары PC 817 начёт проходить ток, а открытый фоторезистор замкнёт цепь.

Термостабильный стабилизатор на основе TL 431

Технические характеристики TL 431 позволяют создавать на его основе термостабильные стабилизаторы тока. В которых резистор R2 выполняет роль шунта обратной связи, на нём постоянно поддерживается значение 2,5 В. В результате значение тока на нагрузке будет рассчитываться по формуле Iн=2,5/R2.

Цоколёвка и проверка исправности TL 431

Форм-фактор TL 431 и его цоколёвка будет зависеть от производителя. Встречаются варианты в старых корпусах TO -92 и новых SOT-23. Не стоит забывать про отечественный аналог: КР142ЕН19А тоже широко распространённый на рынке. В большинстве случаев цоколёвка нанесена непосредственно на плату. Однако не все производители так поступают, и в некоторых случаях вам придётся искать информацию по пинам в техпаспорте того или иного устройства.

TL 431 является интегральной схемой и состоит из 10 транзисторов. Из-за этого проверить её мультиметром невозможно. Для проверки исправности микросхемы TL 431 нужно использовать тестовую схему. Конечно, часто нет смысла искать перегоревший элемент и проще заменить схему целиком.

Программы расчёта для TL 431

В интернете существует множество сайтов, где вы сможете скачать программы-калькуляторы для расчёта параметров напряжения и силы тока. В них можно указывать типы резисторов, конденсаторов, микросхем и прочих составных частей схемы. TL 431 калькуляторы также бывают онлайн, они по функционалу проигрывают устанавливаемым программам, но если вам нужно исключительно входные/выходные и максимальные значения схемы, то они справятся с этой задачей.

Простое зарядное устройство для литиевого аккумулятора.

Главное отличие зарядного устройства от блока питания – четкое ограничение зарядного тока. Следующая схема имеет два режима ограничения:

Пока напряжение на выходе меньше 4,2 В ограничивается выходной ток, при достижении напряжением величины 4,2 В начинает ограничиватся напряжение и ток заряда снижается. На следующей схеме ограничение тока осуществляют транзисторы VT1, VT2 и резисторы R1-R3. Резистор R1 выполняет функцию шунта, когда напряжение на нем превышает 0,6 В (порог открывания VT1), транзистор VT1 открывается и закрывает транзистор VT2. Из-за этого падает напряжение на базе VT3 он начинает закрываться и следовательно снижается выходное напряжение, а это ведет к снижению выходного тока. Таким образом работает обратная связь по току и его стабилизация. Когда напряжение подбирается к уровню 4,2 В в работу начинает вступать DA1 и ограничивать напряжение на выходе зарядного устройства.

Читать также: Сборка культиватора для мотоблока

А теперь список номиналов компонентов схемы:

DA1 – TL431C;
R1 – 2,2 Ом;
R2 – 470 Ом;
R3 – 100 кОм;
R4 – 15 кОм;
R5 – 22 кОм;
R6 – 680 Ом (нужен для подстройки выходного напряжения);
VT1, VT2 – BC857B;
VT3 – BCP68-25;
VT4 – BSS138.

21 thoughts on “ TL431 схема включения, TL431 цоколевка ”

К1242ЕР1АП производства «Интеграл» Минск

Я бы не называл малоточность TL431 ее недостатком, это ведь не стабилизатор, как таковой, а источник опорного напряжения для него. Применяя различную периферию можно решать различные задачи по мощности, точности, надежности и т.д. Вот, внешние цепи могут быть любыми, а управляются одним и тем же устройством — TL431. Что и делает ее такой распространенной и востребованной. Понравилась схема зарядки, где необходима регулировка и по току и по напряжению, применены и биполярный и униполярный транзисторы — каждый в своем режиме.

Да, конденсатор между анодом и катодом этого «стабилитрона» ставить не следует ни в коем случае. Я так столкнулся с самовозбуждением схемы стабилизатора напряжения, когда по неопытности решил, что с конденсатором на выходе источника опорного напряжения на TL431 схема будет работать стабильнее. Поставил конденсатор на 10 нФ, и схема «завелась», выдавая на выходе «кашу» из импульсов вместо постоянного напряжения. Что неудивительно, для операционного усилителя входящего в состав TL431 такой параметр как максимальная емкость нагрузки нужно учитывать как и для всякого другого ОУ.

Уже писал выше, что использовать источник прецизионного опорного напряжения в виде стабилизатора странно. Еще более странно, какой стабильности можно добиться емкостью в десяток нан. Стабильности задаваемого напряжения, шунтируя и устраивая паразитную ОС? Или выходного? Конечно возбудится.

А что там было о источнике опорного в виде стабилизатора? Опорное в стабилизаторе применялось в своем прямом назначении, в качестве опорного, с которым сравнивалось выходное

Микросхема tl431 схема включения

Соответствующая функциональная схема регулятора приведена на Рис. Внешне она отличается от схемы Рис. Благодаря этому в схеме Рис.

Стабилитроны VD1 и VD2 в этой схеме также подобраны в пару с напряжением около 13,5 вольта, что дает возможность сопоставлять результаты соответствующих экспериментов с предыдущей схемой.

Величина тока генераторов тока ГТ здесь несколько увеличена и составляет 23 мА.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты: Обсуждения, статьи, мануалы:

TL431 схема включения, TL431 цоколевка

Микросхема TL — это регулируемый стабилитрон. Используется в роли источника опорного напряжения в схемах различных блоков питания. Микросхема стабилитрон TL может использоваться не только в схемах питания.

При помощи таких конструкций возможно контролировать множество разнообразных параметров. Самый основной параметр — контроль напряжения.

Работа данного индикатора организована таким образом, что при потенциале на управляющем контакте TL вывод 1 меньше 2,5В, стабилитрон TL заперт, через него проходит только малый ток, обычно, менее 0,4 мА.

Поскольку данной величины тока хватает для того чтобы светодиод светился, то что бы избежать этого, нужно просто параллельно светодиоду подсоединить сопротивление на 2…3 кОм. Максимальный ток проходящий через стабилитрон TL находится в районе мА. Но у светодиода максимально допустимый ток составляет всего 20 мА. Поэтому в цепь светодиода необходимо добавить токоограничивающий резистор R3.

Если необходимо точно выставить уровень срабатывания, то необходимо на место сопротивления R2 установить подстроечный резистор, с бОльшим сопротивлением. После окончания точной настройки, данный подстроичник можно заменить на постоянный. Иногда необходимо проверять несколько значений напряжения.

В таком случае понадобятся несколько подобных сигнализатора на TL настроенных на свое напряжение. Разница данной схемы от предшествующей в том, что светодиод подключен по иному.

Если же контролируемое значение напряжения превосходит уровень, определенный делителем Rl и R2, микросхема TL открывается, и ток течет через сопротивление R3 и выводы микросхемы TL Для стопроцентного предотвращения загорания светодиода в его цепь дополнительно включены 2 диода.

В этой схеме использован двухцветный светодиод HL1. Если потенциал ниже порога установленного делителем R1 и R2, то светодиод горит зеленым цветом, если же выше порогового значения, то светодиод горит красным цветом.

Если же светодиод совсем не светится, то это означает что контролируемое напряжение на уровне заданного порога 0,05…0,1В. Для обобщения принципа работы на данной схеме отображены различные датчики. К примеру, если в качестве датчика применить фототранзистор , то в конечном итоге получится фотореле, реагирующее на степень освещенности.

До тех пор пока освещение велико, сопротивление фототранзистора мало. Вследствие этого напряжение на управляющем контакте TL ниже заданного уровня, из-за этого светодиод не горит.

Данную схему можно использовать как датчик влажности почвы. В этом случае вместо фототранзистора нужно подсоединить два нержавеющих электрода, которые втыкают в землю на небольшом расстоянии друг от друга.

После высыхания почвы, сопротивление между электродами возрастает и это приводит к срабатыванию микросхемы TL, светодиод загорается. Уровень срабатывания схемы во всех случаях устанавливается посредством резистора R1. Помимо приведенных световых устройств, на микросхеме TL можно смастерить и звуковой индикатор.

Схема подобного устройства приведена ниже. Данный звуковой сигнализатор можно применить в качестве контроля за уровнем воды в какой-либо емкости.

Большое спасибо! Ценная и грамотно изложенная информация. Вообще сайт беру в закладки: посещаю не первый раз и всегда получаю необходимую мне информацию. Весьма благодарен за столь такую ценную информацию и её грамотное описание. Главное в простоте и доступности большой аудитории радиолюбителей. Объясните, пожаулйста, назначение резистора R2 например, на первых двух схемах?

Реле времени

TL431 нашел свое применение не только как источник опорного напряжения, а и во многих других применениях. Например благодаря тому что входной ток TL431 составляет 2-4мкА, то на основе этой микросхемы можно построить реле времени: при размыкании контакта S1 C1 начинает медленно заряжаться через R1, а когда напряжение на входе TL431 достигнет 2,5 В выходной транзистор DA1 откроется и через светодиод оптопары PC817 начнет протекать ток, соответственно откроется и фототранзистор и замкнет внешнюю цепь. В этой схеме резистор R2 ограничивает ток через оптрон и стабилизатор (например 680 Ом), R3 нужен чтобы предупредить зажигание светодиода от тока собственных нужд TL431 (например 2 кОм).

Что из себя представляет микросхема TL431

Производители

Первая микросхема TL431 изготовлена американской фирмой Texas Instruments в далеком 1977 году и с тех пор завоевала популярность. Сейчас ее производством занимаются множество зарубежных компаний: Texas Instruments, ON Semiconductor, Unisonic Technologies, STMicroelectronics, IK Semicon Co, HTC Korea TAEJIN Technology, NXP Semiconductors, Microsemi Corporation, Motorola, Fairchild Semiconductor, Analog Intergrations Corporation, Guangdong Kexin Industrial, Diodes Incorporated, Wing Shing Computer Components, KEC(Korea Electronics), SHIKE Electronics, Calogic, Continental Device India Limited, Sangdest Microelectronic (Nanjing), SeCoS Halbleitertechnologie GmbH, Hotchip Technology, Foshan Blue Rocket Electronics, Compact Technology, GUANGDONG HOTTECH INDUSTRIAL, Sames, Kersemi Electronic, Sirectifier Global, Shenzhen Jin Yu Semiconductor, Nanjing International Group, DONGGUAN YOU FENG WEI ELECTRONICS. На Российском рынке представлена продукция таких компаний: Diodes Incorporated, Texas Instruments, STMicroelectronics, NXP Semiconductors, ON Semiconductor, Fairchild Semiconductor, Unisonic Technologies.

Графики электрических характеристик

Добрый день. Я не электронщик но то что мне было нужно я нашел. Большое спасибо. Понравились две первые схемки (переделал схем 20, но то греется, можно чай кипятить, то тока на выходе нет), но без индикатора заряда. Помогите пожалуйста в этом вопросе. Заранее благодарен. С уважением Александр.

Проще готовый блок купить за 100-150 руб.

Я тоже из Кирова, из Ганги.

Здравствуйте ,случилась поломка ASUS Maximus VI Extreme , нашел замкнутый F90 P02 CFD0423 вроде полевик данных не нашел , какой структуры и чем заменить не в курсе , помогите с информацией . Если что не так написал извините в первый раз советуюсь .

TL 431 это программируемый шунтирующий регулятор напряжения. Хотя, эта интегральная схема начала выпускаться в конце 70-х она до сих пор не сдаёт своих позиций на рынке и пользуется популярностью среди радиолюбителей и крупных производителей электротехнического оборудования. На плате этого программируемого стабилизатора находится фоторезистор, датчик измерения сопротивления и терморезистор. TL 431 повсеместно используются в самых разных электрических приборах бытовой и производственной техники. Чаще всего этот интегральный стабилитрон можно встретить в блоках питания компьютеров, телевизоров, принтеров и зарядок для литий-ионных аккумуляторов телефонов.

Читать также: Что такое предусилитель звука