Калькулятор tl431 онлайн. Применение микросхемы TL431 в стабилизаторах напряжения: характеристики, расчет и практические схемы

Что такое микросхема TL431 и как она работает. Как рассчитать параметры схемы на TL431. Какие основные схемы включения TL431 используются на практике. Каковы преимущества и недостатки применения TL431 в стабилизаторах напряжения.

Что представляет собой микросхема TL431 и какие у нее основные характеристики

TL431 — это прецизионный программируемый источник опорного напряжения, который часто называют «программируемым стабилитроном». Основные характеристики TL431:

• Выходное напряжение: регулируемое от 2,5 В до 36 В
• Точность опорного напряжения: до 0,5%
• Температурный коэффициент: 50 ppm/°C
• Максимальный ток катода: 100 мА
• Низкий динамический выходной импеданс: типично 0,2 Ом

Благодаря своим характеристикам, TL431 нашла широкое применение в источниках питания, стабилизаторах напряжения, преобразователях напряжения и других схемах, где требуется прецизионное опорное напряжение.

Как работает TL431 и каков принцип ее действия

Принцип работы TL431 основан на внутреннем источнике опорного напряжения 2,5 В и операционном усилителе. Упрощенная функциональная схема TL431 выглядит следующим образом:

• Внутренний источник опорного напряжения 2,5 В
• Операционный усилитель
• Выходной npn транзистор

Когда напряжение на входе REF превышает 2,5 В, операционный усилитель открывает выходной транзистор, что приводит к увеличению тока через микросхему. За счет этого происходит стабилизация выходного напряжения на уровне, заданном внешним делителем напряжения.

Основные схемы включения TL431 в стабилизаторах напряжения

Существует несколько базовых схем включения TL431 для стабилизации напряжения:

1. Простейший стабилизатор напряжения

В этой схеме TL431 включена последовательно с балластным резистором. Выходное напряжение задается резистивным делителем R1-R2:

• Входное напряжение подается на анод TL431 через R
• Выход снимается с катода
• Опорное напряжение подается на вход REF через делитель R1-R2

2. Стабилизатор с эмиттерным повторителем

Для увеличения выходного тока используется схема с эмиттерным повторителем на транзисторе:

• TL431 управляет базой транзистора
• Транзистор работает в режиме эмиттерного повторителя
• Выходное напряжение снимается с эмиттера транзистора

3. Стабилизатор с операционным усилителем

Для повышения точности стабилизации применяется схема с операционным усилителем:

• TL431 формирует опорное напряжение
• ОУ сравнивает выходное напряжение с опорным
• Выходной транзистор управляется ОУ

Как рассчитать параметры схемы стабилизатора на TL431

Расчет параметров схемы стабилизатора на TL431 включает следующие основные этапы:

1. Задать требуемое выходное напряжение Vout
2. Рассчитать сопротивления делителя R1 и R2:
   • R2 = 2,5 В / (1-2 мА)
   • R1 = R2 * (Vout/2,5 — 1)
3. Определить минимальный ток через TL431 (обычно 1-2 мА)
4. Рассчитать балластный резистор R:
   • R = (Vin — Vout) / Imin
5. Выбрать выходной конденсатор (обычно 10-100 мкФ)

При расчете следует учитывать допустимые отклонения параметров компонентов и температурные зависимости. Для повышения точности рекомендуется использовать прецизионные резисторы в делителе.

Преимущества и недостатки применения TL431 в стабилизаторах напряжения

Применение TL431 в стабилизаторах напряжения имеет ряд преимуществ и недостатков:

Преимущества:

• Высокая точность стабилизации выходного напряжения
• Широкий диапазон выходных напряжений (2,5-36 В)
• Низкий температурный дрейф
• Простота схемотехнических решений
• Низкая стоимость

Недостатки:

• Ограниченный выходной ток (до 100 мА)
• Необходимость внешнего балластного резистора
• Возможность самовозбуждения при неправильном выборе емкости
• Чувствительность к помехам в цепи обратной связи

Несмотря на некоторые недостатки, TL431 остается одним из самых популярных компонентов для построения прецизионных стабилизаторов напряжения благодаря своим характеристикам и простоте применения.

Практические рекомендации по применению TL431 в реальных схемах

При использовании TL431 в реальных схемах следует учитывать ряд практических рекомендаций:

1. Используйте шунтирующий конденсатор 0,1-1 мкФ между выводами катода и опорного входа для улучшения стабильности.
2. Минимальный ток через TL431 должен быть не менее 1 мА для обеспечения стабильной работы.
3. Для повышения помехоустойчивости применяйте RC-фильтр в цепи обратной связи.
4. При работе на емкостную нагрузку может потребоваться последовательное сопротивление 10-100 Ом для предотвращения самовозбуждения.
5. Для снижения шумов используйте керамические конденсаторы в цепях питания и обратной связи.

Соблюдение этих рекомендаций позволит получить стабильно работающий стабилизатор напряжения на основе TL431 с хорошими характеристиками.

Сравнение TL431 с другими методами стабилизации напряжения

TL431 имеет ряд особенностей по сравнению с другими методами стабилизации напряжения:

TL431 vs стабилитрон:

• TL431 обеспечивает более точную стабилизацию
• Возможность регулировки выходного напряжения
• Меньший температурный дрейф

TL431 vs линейный стабилизатор (78xx):

• TL431 требует меньшее падение напряжения
• Возможность задания произвольного выходного напряжения
• Меньшая рассеиваемая мощность

TL431 vs ШИМ-стабилизатор:

• Более простая схема на TL431
• Отсутствие высокочастотных помех
• Меньший КПД по сравнению с ШИМ

Выбор метода стабилизации зависит от конкретных требований к схеме, таких как точность, КПД, уровень пульсаций и др.

Питание — radiohlam.ru

всё, что касается питания

30.01.2023Импульсные преобразователи, ПитаниеКомментарии: 0rhf-adminМетки: dc/dc, step-up, импульсник, импульсный преобразователь, повышающий преобразователь, преобразователь напряжения

В последнее время на Aliexpress стали очень популярны модули повышающих преобразователей на микросхеме MT3608. Секреты их популярности довольно просты: низкая цена, широкий диапазон входных и выходных напряжений (вход — 2..24В, выход — до 28В), а также существенная заявленная выходная мощность при высоком КПД. Причём порой эта существенная выходная мощность покупателю и не нужна, но как …

Читать далее

21.08.2022Линейные стабилизаторы, ПитаниеКомментарии: 0rhf-adminМетки: tl431, параметрический стабилизатор, стабилизатор напряжения, стабилитрон

Сегодня речь пойдёт о древней, но до сих пор широко используемой микросхеме TL431, которую иногда называют «интегральным» или «программируемым» стабилитроном.

Собственно говоря, чаще всего она и используется как замена мощного стабилитрона для создания микромощных источников постоянного напряжения и тока. Ниже показано её обозначение и функциональная схема: Как видите, схема TL431 достаточно простая и состоит из …

Читать далее

20.04.2019Домашняя автоматизация, ПитаниеКомментарии: 2rhf-adminМетки: балластный конденсатор, гасящий конденсатор

Приведённая ниже схема может использоваться для диагностики наличия на нагрузке сетевого напряжения, либо для диагностики замкнутости контактов силового реле, управляющего включением нагрузки (в зависимости от места подключения). Выходной сигнал организован через оптронную развязку, что позволяет спокойно и безопасно забирать его для дальнейшего использования в различных схемах на микроконтроллерах. Схема диагностики: Принцип действия схемы очень простой: …

Читать далее

15.04.2019Блоки питания, Питание, ТеорияКомментарии: 0rhf-adminМетки: балластный конденсатор, блок питания, гасящий конденсатор

Базовая схема и теория Формулы и рабочая схема Онлайн-калькулятор Базовая схема и теория Представленная и описанная в этой статье схема позволяет изготовить малогабаритный блок питания для низкоточных схем, преобразующий переменное сетевое напряжение в постоянное напряжение заданного уровня. Принцип действия схемы очень простой — последовательно с выпрямительным мостом (с которого снимается рабочее напряжение на сглаживающий конденсатор …

Читать далее

14.01.2018Линейные стабилизаторы, Питание, ТехнологииКомментарии: 2rhf-adminМетки: solderless breadboard, макетная плата

В продолжении темы о макетных платах, хочу поделиться своим опытом изготовления модуля питания для беспаечных макетных плат. В буржуйских интернет-магазинах такой модуль называется Breadboard Power Supply. Итак, как я уже сказал, в магазинах такой модуль найти можно, но все магазинные модули меня по тем или иным причинам не устроили, — то цена кусается, то разъёмы …

Читать далее

28.05.2014Импульсные преобразователи, Питание, Проекты, СветотехникаКомментарии: 0rhf-adminМетки: светодиод, светодиодный драйвер

Описанный в этой статье светодиодный драйвер позволяет запитывать светодиоды постоянным током 750 мА или 1А (в зависимости от величины токоизмерительного резистора). Кроме того, он имеет специальный вывод, через который можно осуществлять диммирование подключенного светодиода внешним ШИМ-сигналом с частотой до 1 кГц (об этом мы отдельно поговорим). Питается драйвер постоянным напряжением 8-17 Вольт, собран по типовой …

Читать далее

21.05.2014Импульсные преобразователи, Питание, Проекты, СветотехникаКомментарии: 0rhf-adminМетки: светодиод, светодиодный драйвер

Описанный в этой статье светодиодный драйвер позволяет запитывать светодиоды постоянным током 300 мА. Кроме того, он имеет специальный вывод, через который можно осуществлять диммирование подключенного светодиода внешним ШИМ-сигналом с частотой до 1 кГц (об этом мы отдельно поговорим). Питается драйвер постоянным напряжением 6-17 Вольт, собран по типовой схеме и рассчитан по типовой методике. Схема: Результаты …

Читать далее

06.05.2014Импульсные преобразователи, Питание, Светотехника, ТеорияКомментарии: 0rhf-adminМетки: светодиод, светодиодный драйвер

В этой статье вашему вниманию представлена почти официальная методика расчёта светодиодного драйвера на микросхеме NCP3066, собранного по топологии buck. Почему почти? Потому что она взята из доки и слегка модифицирована с учётом того, что входное напряжение может изменяться. Итак, поехали. Ниже приведены два варианта схем светодиодных buck-драйверов на микрухе ncp3066: без внешнего ключа и с …

Читать далее

12.03.2013Импульсные преобразователи, Питание, ТеорияКомментарии: 0rhf-adminМетки: boost, step-up, импульсный преобразователь, повышающий преобразователь, преобразователь напряжения

Часть 1. Введение. Теоретические основы и режимы работы boost-конвертера Часть 2. Анализ работы и расчёт элементов boost-конвертера + онлайн-калькулятор Итак, у нас есть задача получить из входного напряжения Vin выходное напряжение Vout. Что нам нужно рассчитать? Нужно рассчитать индуктивность катушки (L), номиналы входного и выходного конденсаторов (Cin, Cout), а так же подобрать ключевой транзистор и …

Читать далее

11.03.2013Импульсные преобразователи, Питание, ТеорияКомментарии: 0rhf-adminМетки: boost, step-up, импульсный преобразователь, повышающий преобразователь, преобразователь напряжения

Часть 1. Введение. Теоретические основы и режимы работы boost-конвертера Часть 2. Анализ работы и расчёт элементов boost-конвертера + онлайн-калькулятор Итак, boost-конвертер относится к импульсным повышающим (step-up) преобразователям и строится по следующей типовой схеме: Как можно видеть на рисунке, — конвертер состоит из дросселя, диода, ключа, входного и выходного конденсаторов и схемы управления. В чём заключается …

Читать далее

Статьи » Старинная, винтажная аудио-видео техники

Статьи » Старинная, винтажная аудио-видео техники

VintageTech / Статьи

сортировать по:

• 9-01-2023, 18:36
• Статьи
• 105 просмотров

Калькулятор сопротивления провода
Калькулятор цветовой маркировки резисторов
Калькулятор импеданса последовательной RC-цепи
Калькулятор резистивно-емкостной цепи
Фильтры нижних и высших частот, постоянная времени (тау)
Расчёт последовательной RC или RL цепи
КАЛЬКУЛЯТОРЫ ФНЧ, ФВЧ, РЕЗОНАНСНЫХ, ПОЛОСОВЫХ LC — ФИЛЬТРОВ, А ТАКЖЕ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ АКУСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Калькулятор параллельных сопротивлений

Подробнее . ..

• 18-02-2023, 22:53
• Статьи / Измерительная техника, инструментарий
• 95 просмотров

Собраны программы для использования в комплекте с различными мультиметрами.

Подробнее …

предназначенные для настройки тонармов, шеллов и головок

• 29-01-2023, 19:42
• Статьи / Проигрыватели виниловых дисков
• 540 просмотров

Представляем разнообразные шаблоны для настройки тонармов, шеллов и головок проигрывателей виниловых дисков.

Самое простое: 

«Возьмите лист плотной бумаги, карандаш, линейку и угольник.
Нарисуйте прямую линию. Отметьте на ней начальную точку (потом там прорежете ровное отверстие для надевания на ось диска вашего проигрывателя). Отметьте на этой прямой еще две точки, на расстояниях 66 мм и 121 мм от начальной. Наколите их иголкой. Проведите из этих точек линии, перпендикулярные основной. Всё, шаблон готов.

После того, как наденете шаблон на диск проигрывателя, нужно будет добиться, чтобы при установке иглы на эти две точки, иглодержатель был строго перпендикулярен главной линии. 

Подробнее …

• 15-01-2023, 18:44
• Статьи / Стабилизаторы тока и напряжения
• 136 просмотров

TL431 является «программируемым прецизионным источником 2.5-вольтового опорного напряжения».
Существует Российский аналог, это КР142ЕН19А.

Подробнее …

• 8-01-2023, 19:39
• Статьи / Стабилизаторы тока и напряжения
• 161 просмотр

Дроссель групповой стабилизации (ДГС) является одним из самых мистических компонентов в электронике, хоть он есть почти в каждом доме внутри компьютерного источника питания. Чаще всего от ДГС ждут именно того, что отражено в названии – групповой стабилизации напряжений. Оправданы ли эти ожидания?

Подробнее …

• 29-10-2022, 23:54
• Статьи / Регуляторы громкости
• 173 просмотра

https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=48665
https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=48665&p=2690903&viewfull=1#post2690903 — новый вариант контроллера с индикатором в виде статической светодиодной матрицы.
https://mysku.club/blog/aliexpress/81790.html
https://zvukaudio.com/viewtopic.php?t=528
https://forum.cxem.net/index.php?/topic/134183-регулятор-никитина/#comments

http://diyaudio.ru/article/a-29.html
https://rufus-rus.ru/reguljator-gromkosti-nikitina-s-du-ot-antecom/

Подробнее …

• 28-04-2022, 17:11
• Статьи / Маркировка SMD элементов
• 949 просмотров

Маркировка SMD транзисторов

Подробнее . ..

• 17-02-2022, 00:04
• Статьи / Стабилизаторы тока и напряжения
• 251 просмотр

Добавив резистивный делитель и источник постоянного напряжения к стандартному DC/DC регулятору, можно легко получить напряжение ниже 1 В, вплоть до нескольких сотен милливольт «Frederik Dostal, Electronic Design»

Подробнее …

• 16-02-2022, 23:50
• Статьи / Стабилизаторы тока и напряжения
• 199 просмотров

Коэффициент стабилизации около 10000, выходное напряжение выставляем резистором 2.4 к* в пределах 2 – 8 В.

Подробнее …

Линейный регулятор

— Как я могу оценить колебания выходного напряжения TL431 только на основе таблицы данных?

\$\начало группы\$

Я пытаюсь разработать последовательный регулятор, который понижает напряжение с 12 В до 3,3 В. Если я вижу ступенчатое изменение тока на 20 мА, я хотел бы остаться в определенном диапазоне выходного напряжения (±2%).

Какие параметры в техническом описании могут помочь мне понять это? Я вижу графики граничных условий устойчивости в даташите (стр. 17, внизу слева, например) и понимаю, как они работают, но мне не ясно, как охарактеризовать изменения выходного напряжения при одноступенчатом изменении нагрузки или сбрасывать.

Есть предложения?

• линейный регулятор
• частотная характеристика
• ступенчатая характеристика
• tl431

\$\конечная группа\$

11

\$\начало группы\$

Если я вижу ступенчатое изменение тока на 20 мА, я хотел бы остаться в пределах определенного диапазона выходного напряжения (±2%). Какие параметры в таблице данных могут помочь мне понять это?

Ничто в таблице данных TL431 не скажет вам о провале нагрузки, который вы испытаете, поскольку схема, которую вы используете, включает биполярный транзистор в контуре обратной связи.

Если вы использовали TL431 отдельно для обеспечения регулируемого питания, то в техническом описании есть информация. Из таблицы данных вы можете рассчитать изменение Vout, используя общий динамический импеданс. См. раздел 7.5, примечание 2 и рис. 20.

Если вы использовали ТОЛЬКО TL431, то вы ожидаете изменение примерно на 13 мВ при изменении выходного тока на 20 мА (изменение I(ka) на 20 мА).

Вы усложнили расчет, используя BC848 для буферизации выходного напряжения. Я предполагаю, что вы сделали это, чтобы уменьшить холостой ход или отсутствие нагрузки I(ka).

Учитывая схему, которая у вас есть (показаны две нагрузки по 20 мА):

1. При 40 мА вы рассеиваете около 350 мВт в BC848 при 40 мА Iout. Намного выше своего рейтинга .
2. BC848 (при условии, что он выживет) требует около 100 мВ изменения V(be) для вашего 20 мА изменения Iвых. Это наихудший провал, который вы могли бы увидеть на выходе….. примерно в два раза больше, чем вы хотите достичь.

В худшем случае вы можете ожидать падение V(out) на 100 мВ на переднем фронте изменения нагрузки и всего несколько мВ при стабилизации.

Чтобы понять систему, которая у вас есть в контуре обратной связи, лучше всего прочитать этот анализ TL431 как усилителя ошибки Рэя Ридли.

Если вы хотите уменьшить переходный провал на выходе, у вас нет другого выбора, кроме как добавить емкость на выходную шину. Когда у вас есть эта емкость (10 мкФ +), переходное падение напряжения контролируется НЕ TL431, а емкостью выбранного конденсатора.
Вы также можете включить конденсатор емкостью около 1 нФ между клеммами A и K и удвоить ток примерно до 5 мА.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Таким образом, переходную характеристику в наихудшем случае, если предположить, что вещь не звонит как колокольчик, можно получить из импеданса каскада с общей базой и высокочастотного импеданса TL431 через него.

\$\frac{26\mathrm{мВ}}{10\mathrm{мА}} = 2,6\Омега\$. Судя по рисунку 12 в техпаспорте, TL431 имеет высокочастотное выходное сопротивление 12\$\Omega\$ или около того. Предполагая, что \$\beta\$ равно 60, импеданс базы вашего транзистора должен быть 2,8\$\Omega\$. Ступенчатое изменение 10 мА должно привести к ступенчатому изменению 28 мВ, что на волосок меньше, чем 1% от ваших 3,3 В.

Возможно, вы захотите заменить TL431 на транзистор с фиксированным напряжением и посмотреть, какова переходная характеристика — если она слишком велика, то регулятор не имеет отношения к вашим проблемам.

Вы также можете определить, будут ли фактические шаги тока, которые вы увидите, быстрее, чем 1\$\mu\$s или около того, подразумеваемые частотной характеристикой TL431 (если ваш транзистор ДЕЙСТВИТЕЛЬНО медленный).

Я думаю, что если бы это был я, и мне это нужно было для работы с импульсами тока со сверхострыми краями, у меня была бы некоторая емкость на выходе этой штуки с правильной компенсацией цепи, чтобы она не колебалась.