Регулируемый стабилитрон TL431: принцип работы, схемы включения и применение

5 654 шт

Цена от:

от 5,10₽

Russian Hamradio — Регулируемый аналог стабилитрона.

В радиолюбительской практике часто возникает необходимость в подборке стабилитрона с требуемым значением напряжения стабилизации. Если для напряжения в пределах 3…20В эту задачу решить сравнительно просто, поскольку выпускается широкая номенклатура стабилитронов, то для 3В и менее положение усложняется.

А если требуется и точность напряжения стабилизации поддерживать не хуже 0,1…0,2В, да оно к тому же не соответствует принятому ряду значений (0,7; 1,3; 1,9), то задача становится крайне сложной.

В этом случае может выручить аналог стабилитрона с регулируемым напряжением стабилизации [1]. Я провел испытания этого аналога на разных режимах работы с разными транзисторами и убедился в эффективности применения узла в радиолюбительской практике. Его схема изображена на рис.1.

Рис.1.

Подбирая резистор R2, можно установить любое напряжение стабилизации в пределах 1…20В и более. Для примера на рис.2 показаны вольтамперные характеристики аналога стабилитрона для разных значений сопротивления резистора R2. Напряжение стабилизации Uст и требуемое сопротивление резистора R2 связаны формулой:

Uст = 0,67(1+ R2/R1)

Для установки точного напряжения стабилизации удобно использовать подстроечный (или переменный) резистор R2 сопротивлением, в 1,5 раза превышающем расчетное значение.

Аналог обладает гораздо меньшим дифференциальным сопротивлением (3…4 Ом) по сравнению со стабилитронами (у КС156А — 30…70 Ом) и поэтому позволяет получить существенно больший коэффициент стабилизации.

Рис.2

К недостаткам аналога следует отнести больший, чем у стабилитронов, температурный коэффициент напряжения. Если необходимо, то его можно значительно уменьшить, если ввести компенсирующий германиевый диод VD1 (из серии Д9, Д18, Д20 и т.д.), показанный на схеме штриховыми линиями. В этом случае формула приобретает следующий вид:

Uст = 0,35 (l + R2/R1).

Транзистор VT1 может быть любым из серий КТ208, КТ209, КТ361. Выбор транзистора VT2 зависит от требуемого тока стабилизации и напряжения стабилизации. При напряжении до 5В и токе до 30 мА можно применить транзисторы КТ312А — КТ312В, КТ315А — КТ315И, КТЗ102А — КТ3102Е. Если же ток и напряжение больше, то потребуется более мощный транзистор — КТ60ЗА — КТб0ЗГ, КТ608А — КТ608Б, КТ815А — КТ815Г.

В любом случае следует учесть, что применение транзисторов с большим статическим коэффициентом передачи тока уменьшает дифференциальное сопротивление аналога.

Если необходим аналог с током стабилизации до 1А, то надо уменьшить сопротивление резистора R1 до 100 Ом и применить мощные транзисторы КТ814А — КТ814Г, КТ816А — КТ816Г (VT1) и КТ817А — КТ817Г, КТ819А — КТ819Б (VT2).

Надо сказать, что на аналог не следует подавать напряжение другой полярности, но если ему необходимо работать на переменном токе, то придется ввести в узел диод VD2. Конечно же, этот диод должен выдерживать ток стабилизации.

Поскольку в состав аналога могут входить высокочастотные транзисторы, существует возможность его самовозбуждения. Чтобы повысить устойчивость устройства, все соединения должны быть минимальной длины, а если этого оказывается недостаточно, параллельно, транзистору VT2 следует включить конденсатор емкостью 0,01 мкФ.

И. Александров

Литература:

1. Низковольтный регулируемый “стабилитрон” (“За рубежом”), — Радио, 1973, №12, с.57.

Схема с переменным стабилитроном, регулировка выходного напряжения

Последнее обновление: 24 июня 2022 г. от Apichet Garaipoom

Это схема с переменным стабилитроном, которую мы можем использовать вместо обычного стабилитрона. Мы можем регулировать его напряжение (VZ) и он состоит из небольшого количества компонентов, которые легко найти в ближайшем к вам местном магазине электроники.

Часто мы используем стабилитрон в качестве фиксированного опорного напряжения. Хотя он будет иметь широкий диапазон напряжений пробоя (Vz) на выбор от 2 до 200 В. Но мы не можем регулировать уровень напряжения Vz. Потому что у него есть свое определенное напряжение. Например, если мы используем стабилитрон на 12 В. Мы не можем снизить напряжение до 10,5 В.

Таким образом, эта схема с переменным стабилитроном является для нас лучшим способом. Схема представляет собой стабилитрон, на котором можно регулировать напряжение.

Читать: Что такое стабилитрон? Его принцип работы и пример использования

Важно отметить, что он имеет больше функций, чем обычный стабилитрон

• Напряжение стабилитрона (Vz) можно регулировать от 3 В до 25 В.
• Более высокий входной импеданс (от 20 до 50 Ом) при максимальной нагрузке.
• Температурный коэффициент всего около -2 мВ на градус Цельсия.

Схема переменного стабилитрона

Рабочая схема переменного стабилитрона

Экспериментальная схема переменного стабилитрона

Related Posts

Посмотрите на схему выше. Когда напряжение на базе Q1 превышает 0,6 вольт. Q1 проводит ток, заставляя Q2 также проводить ток.

Итак, напряжение на цепи не увеличивается, как работает обычный стабилитрон.

Это напряжение стабилитрона (VZ) определяется соотношением (VR1+R1) и R2.
Итак, мы настраиваем VR1, пока не получим желаемое напряжение Зенера (VZ).
Но при реальном использовании вы можете заменить VR1 обычным резистором.

Из-за того, что транзистор Q2 может выдерживать только ток около 0,1 А, эта схема ограничена током 100 мА.

Экспериментальная переменная Цепь стабилитрона

Моя дочь собирает эту схему, припаивая каждый вывод компонента медной проволокой. Ей не нравится использовать хлебную доску.

Хотя процесс сборки схемы относительно медленный. Но это может помочь ей лучше понять принцип работы схемы.

Эта схема работает как стандартный стабилитрон, поэтому для уменьшения тока требуется резистор. Для этого мы используем резистор 330 Ом 0,25 Вт.

Для получения информации о том, как использовать стабилитрон

Мы используем источник питания LM317 от 1,25 до 25 В в качестве входного напряжения и устанавливаем VZ на 5 В.

Сначала настроим входное напряжение на 12В. Затем отрегулируйте VR1, пока выходное напряжение не станет 5 В (VZ). Затем увеличьте входное напряжение до 15 В, 18 В и 25 В и наблюдайте за изменением выходного напряжения. После всего этого выходное напряжение остается постоянным на уровне 5 В. Таким образом, он работал так же хорошо, как стабилитрон.

Пол Энтони Бридж сказал: «Я полагаю, что буферный транзистор BC557 может быть транзистором Дарлингтона или парой PNP/NPN (Zlikai-pair)?» Это интересная концепция. Потому что мы любим экспериментировать со схемами питания. С этой идеей мы могли бы получить хороший шунтирующий регулятор.

Самый простой способ Хорошо для моей дочери добавить еще один транзистор к Q2 в паре Дарлингтона.

Добавление транзистора BD140 в качестве пары Дарлингтона. Благодаря этому схема может выдерживать ток около 1,5 А. Настоящие эксперименты, это хороший способ учиться. Будет ли это соответствовать теории или принципу, о котором мы думали, или нет?

Читайте также: Как пользоваться регулятором напряжения 7805

Детали, которые вам понадобятся

Q1: BC547, NPN-транзистор 0,1 A, 40 В
Q2: BC507, PNP-транзистор 4. 1
Q3: BD140, транзистор PNP 1,5 А, 100 В
VR1: потенциометр 250 кОм
R1, R2, R3: резистор 10 кОм, 0,25 Вт
R2: резистор 4,7 кОм, 0,25 Вт

Регулируемый стабилитрон (LM431) | Гуру операционных усилителей

Введение

Стабилитрон часто используется в качестве простого устройства опорного напряжения. Но они бывают только определенных значений. В этом посте рассматривается, как создать переменный стабилитрон, аналогичный микросхеме LM431 от TI.

Что такое диод?

Падение напряжения на обычном диоде составляет 0,7 В, знакомо? Это то же самое, что падение Vbe транзистора. Падение напряжения происходит из-за кремниевого перехода PN, общего для обоих устройств (транзистор можно смоделировать как два диода, расположенные вплотную друг к другу… типа ).

Это падение на 0,7 В на самом деле не является жёстким. Возьмем схему ниже:

Предположим, что питание изначально установлено на 0 В. Так что ток в цепи не течет.

Теперь увеличиваем питание до 0,5В, будет ли теперь течь ток? Мы еще не достигли волшебных 0,7 В, но все не так просто, как вкл / выкл. Для этого нам нужно посмотреть на график работы диодов

На приведенном выше графике показано напряжение на диоде и результирующий ток. Как только напряжение превысит 0,7 В (в правой части графика), ток теоретически станет бесконечным. Примечание: Не подключайте диод непосредственно к выходу блока питания с напряжением более 0,7 В, он нагревается!

Мы видим, что при 0,5 В будет протекать некоторый ток, точная величина будет варьироваться от диода к диоду и в зависимости от комнатной температуры. Для этого есть уравнения, но в данный момент они нас не интересуют. Просто знайте, что диод — это аналоговое устройство, и когда вы приблизитесь к 0,7 В, он начнет проводить ток.

Что такое стабилитрон?

Сейчас нас интересует левая часть графика. Что происходит, вы мучаете плохой диод и пропускаете обратное напряжение. Сначала он сопротивляется, но в конце концов он обрушивается (или на самом деле лавина), и ток потечет в обратном направлении.

Работает с любым диодом. Обратное напряжение часто во много раз больше, чем прямое, и для обычных диодов может быть не слишком предсказуемым.

Но вы можете купить диоды, которые были разработаны специально для этой пытки обратным напряжением, они называются диодами Зенера. Символ, показанный ниже:

Обратите внимание, что мы перевернули его, чтобы он указывал на положительный рельс. Это потому, что мы всегда используем диоды Зенера в обратном порядке.

Вы можете купить стабилитроны со всеми уровнями обратного напряжения, легко доступны все от 2 до 30 В.

Для чего это нужно?

Допустим, вы хотите создать простое опорное напряжение 3,3 В. Вы можете использовать следующую схему:

Здесь у нас есть шина 5В, резистор и стабилитрон с обратным напряжением 3v3. При разумном размере резистора R1, чтобы выдержать оставшееся падение напряжения 1,7 В без чрезмерного ограничения тока (скажем, ~ 500 Ом ), мы построили очень простой источник опорного напряжения.

Регулируемый стабилитрон

Пока со мной? Итак, как здорово было бы, если бы мы могли построить собственный регулируемый стабилитрон из нескольких основных компонентов. Хорошо, мы можем! ( или вы можете купить готовый LM431, но это немного скучно. )

Приведенная выше схема — это все, что нам нужно для регулируемого стабилитрона. Это действие немного сложное, но элегантное, когда вы его понимаете. Давайте поместим его в типичную схему и посмотрим, как он работает:

Итак, Rc просто даст нашей схеме падение напряжения, как R1 в цепи опорного напряжения 3,3 В. Интересными компонентами этой схемы являются R1 , R2 и операционный усилитель .

Инвертирующая клемма операционных усилителей подключена к напряжению 2,5 В с помощью внутреннего стабилитрона. Помнит жизненные цели операционных усилителей:

1. Держите ноги вместе

2. Не принимать токи

Операционный усилитель применяет эти правила, предполагая, что его выход привязан к инвертирующему входу.

В этой схеме мы обманули операционный усилитель, я думаю, это действительно умно.

Предположим, что напряжение Vref изначально выше 2,5 В, скажем, 4 В, затем операционный усилитель увеличит свое выходное напряжение, чтобы попытаться довести инвертирующий входной вывод до уровня Vref . Но на самом деле он включает NPN-транзистор, снижая ток до 0 В через Рс . Это означает, что напряжение на Vz уменьшается, как и Vref. Это продолжается до тех пор, пока Vref не станет равным 2,5 В!

Операционный усилитель изменил напряжение на своем неинвертирующем входе, чтобы оно соответствовало инвертирующему входу, умничка!

Так как же настроить Vz?

Ну, мы знаем, что напряжение Vref будет равно 2,5 В. На основании этого мы знаем ток, протекающий через R2 (I2 = 2,5 В/R2). Мы знаем, что Vz будет равно 2,5 В плюс напряжение на резисторе R1 (Vz = 2,5 В + V1).