Стабилизатор TL431 — это один из самых популярных компонентов на рынке электронике, стал он таким благодаря характеристикам и простоте включения в различные схемы. Добавьте к данной микросхеме несколько резисторов и конденсаторов и вы сразу получите на выходе стабильное напряжение от 2,5 до 36 В при токе стабилизации от 1 до 100 мА. А если вам нужно более высокое напряжение на выходе то тут уже нужны мощные транзисторы.
TL431 также известен как управляемый программируемый стабилитрон. Его первоначально представила компания Texas Instruments (TI) в 1977 году. За годы существования микросхема была улучшена и сейчас является самым часто используемым стабилизатором в импульсных блоков питания. Кроме того, она может использоваться в качестве альтернативы диодам Зенера.
Цоколевка
Существует пять различных вариантов корпусов TL431, поэтому цоколевка зависит в коком из них он выполнен:
- для монтажа в отверстия — ТО-92;
- для поверхностного монтажа — SOT-23, SOT-25, SOT-89 и SOP-8.
У каждого из этих корпусов имеется определенное количество металлических выводов. Например, у версий, размещаемых в пластиковых корпусах, всего три контакта:
- 1 — управляющий электрод;
- 2 — анод;
- 3 — катод.
Некоторые типы корпусов имеют больше металлических выводов, но не все они используются или совмещены с другими. Визуальное представление распиновки TL431дано на рисунке.
Давайте рассмотрим максимально допустимые рабочие характеристики микросхемы TL431. При превышении этих параметров устройство выйдет из строя, поэтому продолжительная эксплуатация при значениях, близких к предельным, не допускается. Это включает:
- Типовой импеданс, который не должен превышать 0,22 Ом.;
- Тепловое сопротивление корпуса: 97 °C/Вт (D), 156 °C/Вт (LP), 28 °C/Вт (KTP), 127 °C/Вт (P), 52 °C/Вт (PK), 149 °C/Вт (PW).;
- Катодное выходное напряжение (VKA) по отношению к выводу анода, которое не должно превышать 37 В.;
- Температура хранения: от -65 до +150 °C;
- Возможные значения токов: для непрерывного катодного тока на выходе (IKA) от -100 мА до 150 мА; для обратного тока на входе от -50 мА до 10 мА.;
- Температура кристалла (TJ): рабочая от 0 до +70 °C, -40 до +125 °C (для некоторых автомобильных версий), максимальная (TJmax) до +150 °C.;
- Рассеиваемая мощность (PD) для разных типов упаковки: 0,8 Вт (SOT-89), 0,78 Вт (ТО-92), 0,75 Вт (SO-8), 0,33 Вт (SOT-23), 0,5 Вт (SOT-25).
Электрически параметры
Для использования TL413 в рабочих условиях рекомендуется следующие значения: входное опорное напряжение (VREF) не должно превышать 36 В, катодный ток (IKA) должен быть в диапазоне от 1 до 100 мА, а также необходимо соблюдать температурные режимы эксплуатации. Важно учитывать, что при IKA <5 мА данная микросхема может работать нестабильно. Ниже приведены электрические параметры устройства, замеренные при температуре ТА= 25°C.
| Параметр | Тест. цепь | Тестовые условия | MIN | TYP | MAX | Ед.изм |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Опорное напряжение | 2 | VKA = Vref, IKA = 10 mA | 2440 | 2495 | 2550 | mV |
| Отклонение опорного напряжения по полному температурному диапазону | 2 | VKA = Vref, IKA = 10 mA, TA = полный диапазон* | 4 | 25 | mV | |
| Отношение изменения опорного напряжения к изменению катодного напряжения | 3 | IKA = 10 mA | –1.4 | –2.7 | mV/V | |
| Опорный ток | 3 | IKA = 10 mAб R1 = 10 kΩ, R2 = ∞ | 2 | 3 | µA | |
| Отклонение опорного тока по полному температурному диапазону | 3 | IKA = 10 mAб R1 = 10 kΩ, R2 = ∞, TA = полный диапазон* | 0.4 | 1.2 | µA | |
| Минимальный регулируемый ток катода | 2 | VKA = Vref | 0.4 | 1 | mA | |
| Ток катода в выключенном состоянии | 4 | VKA = 36 V, Vref = 0 | 0.1 | 1 | µA | |
| Динамический импеданс | 2 | IKA = 1 mA — 100 mA, VKA = Vref, f ≤ 1 kHz | 0.2 | 0.5 | Ω |
Схемы включения
Давайте рассмотрим работу TL431 на простой стабилизирующей схеме, состоящей из самой микросхемы и одного резистора. Для включения микросхемы, на ее управляющий электрод подаётся опорное напряжение (Vref). К катоду подключается положительный, а к аноду отрицательный полюс питания. Если значение Vref больше 2.5 В, то стабилитрон почти мгновенно откроется и начнёт пропускать ток (IKA), который может использоваться для питания нагрузки. Значение IKA будет увеличиваться вместе с увеличением уровня Vin, и его можно определить по формуле IKA = (Vin — Vref) / R. При этом, выходное напряжение схемы будет стабилизировано на уровне опорного напряжения (VKA = Vref), которое не превышает 2.5 В и не зависит от уровня входного напряжения Vin.
Далее приведена тестовая схема измерения эквивалента входного шумового напряжения.
Аналоги
Существуют российские микросхемы, которые могут подойти в виде аналогов TL431 и имеют схожие параметры. Одним из таких вариантов для замены является линейный стабилизатор КР142ЕН19. Кроме того, существуют другие микросхемы, которые являются полными аналогами TL431, такие как:
- TL432;
- IR943N;
- TL432;
- LM431.
Среди устройств с похожей цоколевкой и немного другими электрическими параметрами можно отметить HA17431A и KIA431. В качестве замены можно также рассмотреть APL1431
Проверка мультиметром
Проверка мультиметром TL431 возможно только при сборке специальной тестовой схемы, потому что это не транзистор и не диод который грубо говоря можно прозвонить. Это интегральная микросхема которую просто с помощью тестера невозможно проверить.
Схема для проверки 1 (рисунок слева)
В этой схеме на вход подаётся 12 В. Если устройство исправно, то на выходе должно появиться напряжение 4.9-5.0 В, а при замыкании кнопки S1 2.5 В. Мультиметр в данном случае используется для измерения результатов тестирования.
Схема для проверки 2 (рисунок справа)
Кроме того, TL431 можно проверить в другой тестовой схеме со светодиодом . При изменении сопротивления R2 потенциометра на управляющем электроде появится 2.5 В. Когда устройство исправно, диод должен резко перейти в светящееся состояние, что свидетельствует о том, что микросхема работает правильно. Этот принцип работы можно использовать для создания индикатора разряда аккумулятора.
Разновидности данных стабилитронов часто применялись в системах управления ленточных шлифовальных станков, управления двигателями и другом оборудовании.
Datasheet TL431
Множество зарубежных компаний выпускают микросхему TL431, Datasheet от каждого из них можно скачать в списке ниже, а также полностью на русском языке (есть пометка) :
Графические иллюстрации
 Входное опорное напряжение к температуре |  Входной опорный ток к температуре |
 Катодный ток к катодному напряжению |  Катодный ток к катодному напряжению |
 Катодный ток в выключенном состоянии к температуре |  Отношение изменения опорного напряжения к изменению катодного напряжения к температуре |
Автор публикации
