Säädettävän zener-diodin TL431 osoittimet ja merkkivalot

Integroitua stabilisaattoria TL431 käytetään pääasiassa virtalähteissä. Sitä varten voit kuitenkin löytää paljon enemmän sovelluksia. Jotkut näistä järjestelmistä esitetään tässä artikkelissa.

Tässä artikkelissa kerrotaan yksinkertaisista ja hyödyllisistä laitteista, jotka on valmistettu käyttämällä Sirut TL431. Mutta tässä tapauksessa sinun ei pidä pelätä sanaa “mikropiiri”, sillä on vain kolme johtopäätöstä, ja ulkoisesti se näyttää yksinkertaiselta pienitehoisesta transistorista TO90-paketissa.

Ensin vähän historiaa

Niin tapahtui, että kaikki elektroniset insinöörit tietävät taianumerot 431, 494. Mikä tämä on?

TEXAS INSTRUMENTS oli puolijohdekauden eturintamassa. Koko tämän ajan hän on ollut ensimmäisellä sijalla maailman johtavien elektroniikkakomponenttien tuottajaluetteloissa, pitäen itsensä tiukasti kymmenessä tai, kuten he sanovat useammin, maailman kärjessä TOP-10. Ensimmäisen integroidun piirin loi jo vuonna 1958 tämän yrityksen työntekijä Jack Kilby.

Nyt TI tuottaa laajan valikoiman mikrosiruja, joiden nimi alkaa TL- ja SN-etuliitteillä. Nämä ovat vastaavasti analogisia ja loogisia (digitaalisia) mikropiirejä, jotka ovat ikuisesti siirtyneet TI: n historiaan ja löytävät silti laajan sovelluksen.

Yksi ensimmäisistä "maagisten" sirujen luettelossa tulisi luultavasti harkita säädettävä jännitesäädin TL431. Tämän mikropiirin kolminapaisessa tapauksessa 10 transistoria on piilotettu ja sen suorittama toiminto on sama kuin tavanomaisella Zener-diodilla (Zener-diodi).

Mutta tämän komplikaation takia mikropiirillä on parempi lämpöstabiilisuus ja lisääntyneet kaltevuusominaisuudet. Sen tärkein piirre on, että ulkoinen jakaja vakautusjännite voidaan muuttaa 2,5 ... 30 V: n sisällä. Uusimpien mallien alaraja on 1,25 V.

TL431: n loi TI: n työntekijä Barney Holland 70-luvun alkupuolella. Sitten hän kopioi toisen yrityksen stabilisaattorisirun. Sanoisimme kopioimisen, kopioimisen. Joten Barney Holland lainasi referenssijännitelähteen alkuperäisestä mikrosirusta ja loi sen perusteella erillisen stabilointiainepiirin. Aluksi sitä kutsuttiin TL430, ja joidenkin parannusten jälkeen sitä kutsuttiin TL431.

Siitä lähtien on kulunut paljon aikaa, ja nyt ei ole yhtä ainoaa tietokoneen virtalähdettä, mistä tahansa sovellus löytyy. Se löytyy myös käytännöllisesti katsoen kaikkiin pienitehoisiin kytkentävirtalähteisiin. Yksi näistä lähteistä on nyt jokaisessa kotona, on laturi matkapuhelimille. Tällaista pitkäikäisyyttä voi vain kateuttaa. Kuvio 1 esittää TL431: n toimintakaavion.

Kuva 1. TL431: n toimintakaavio.

Barney Holland loi myös yhtä kuuluisan ja edelleen kysynnän saaneen TL494-sirun. Tämä on push-pull PWM -ohjain, jonka perusteella luotiin monia malleja kytkentävirtalähteille. Siksi numero 494 viittaa perustellusti myös "taikuuteen".

Nyt siirrymme tarkastelemaan erilaisia ​​malleja, jotka perustuvat TL431-siruun.

Indikaattorit ja allekirjoittajat

TL431-sirua voidaan käyttää paitsi aiottuun tarkoitukseen teholähteiden zener-diodina. Sen perusteella on mahdollista luoda erilaisia ​​valonilmaisimia ja jopa äänimerkinantolaitteita. Tällaisia ​​laitteita käyttämällä voit seurata monia erilaisia ​​parametreja.

Ensinnäkin, se on vain sähköjännitettä. Jos jokin fysikaalinen määrä antureiden avulla esitetään jännitteen muodossa, on mahdollista valmistaa laite, joka tarkkailee esimerkiksi säiliön vesitasoa, lämpötilaa ja kosteutta, nesteen tai kaasun valaistusta tai painetta.

Ylijännitehälytys

Tällaisen merkinantolaitteen toiminta perustuu siihen tosiseikkaan, että kun jännite zener-diodin DA1 (nasta 1) ohjauselektrodissa on vähemmän kuin 2,5 V, zener-diodi suljetaan, vain pieni virta kulkee sen läpi, yleensä enintään 0,3 ... 0,4 mA. Mutta tämä virta riittää HL1-LEDin erittäin heikkoon hehkuun. Tämän ilmiön estämiseksi riittää, että kytketään vastus, jonka resistanssi on noin 2 ... 3 KOhm LEDin suuntaisesti. Ylijänniteanturipiiri on esitetty kuvassa 2.

Kuva 2. Ylijänniteanturi.

Jos ohjauselektrodin jännite ylittää 2,5 V, zener-diodi aukeaa ja HL1-merkkivalo syttyy. tarvittava virranrajoitus zener-diodin DA1 ja LED HL1: n kautta antaa vastuksen R3. Zener-diodin maksimivirta on 100 mA, kun taas HL1-LEDin sama parametri on vain 20 mA. Juuri tästä tilasta lasketaan vastuksen R3 resistanssi. tarkemmin sanottuna tämä vastus voidaan laskea alla olevan kaavan avulla.

R3 = (Upit - Uhl - Uda) / Ihl. Tässä käytetään seuraavaa merkintää: Upit - syöttöjännite, Uhl - suora jännitteen pudotus LEDissä, Uda-jännite avoimessa piirissä (yleensä 2 V), Ihl LED -virta (asetettu 5 ... 15 mA: n sisällä). Muista myös, että zener-diodin TL431 maksimijännite on vain 36 V. Tätä parametria ei myöskään voida ylittää.

Hälytystaso

Ohjauselektrodin jännite, jossa LED HL1 (Uз) syttyy, asetetaan jakajalla R1, R2. jakajaparametrit lasketaan kaavalla:

R2 = 2,5 * R1 / (Uz - 2,5). Vastauskynnyksen säätämiseksi tarkemmin voit asentaa virityslevyn vastuksen R2 sijasta. Nimellisarvo on puolitoista kertaa enemmän kuin mitä laskettiin. Kun tinktuura on valmistettu, se voidaan korvata vakiovastuksella, jonka resistanssi on yhtä suuri kuin virityksen johdetun osan vastus.

Joskus vaaditaan useiden jännitetasojen hallintaa. Tässä tapauksessa tarvitaan kolme tällaista merkinantolaitetta, joista kukin on konfiguroitu omaa jännitettä varten. Siten on mahdollista luoda koko indikaattoririvi, lineaarinen asteikko.

Näyttöpiirin virran kytkemiseksi, joka koostuu LED HL1: stä ja vastuksesta R3, voit käyttää erillistä virtalähdettä, jopa vakauttamatonta. Tässä tapauksessa ohjattava jännite johdetaan vastuksen R1 napaan, joka tulisi irrottaa vastuksesta R3. Tämän sisällyttämisen avulla ohjattava jännite voi vaihdella kolmesta useisiin kymmeniin volteihin.

Alijännitteen ilmaisin

Kuva 3. Alijännitteen ilmaisin.

Ero tämän piirin ja edellisen välillä on siinä, että LED syttyy eri tavalla. Tätä sisällyttämistä kutsutaan käänteiseksi, koska LED palaa, kun siru suljetaan. Jos ohjattu jännite ylittää jakajan R1, R2 asettaman kynnysarvon, mikropiiri on auki ja virta virtaa vastuksen R3 ja piikkien 3 - 2 (katodianodi) läpi.

Sirulla tässä tapauksessa on jännitteen pudotus 2 V, mikä ei riitä LEDin sytyttämiseen. Joten ledin takaamista ei taata, kaksi diodia asennetaan sarjaan sen kanssa. Jotkin LED-tyypit, esimerkiksi sininen, valkoinen ja jotkut vihreät, syttyvät, kun jännite on yli 2,2 V. Tässä tapauksessa johdotetut hyppyjohdot asennetaan diodien VD1, VD2 sijasta.

Kun valvottu jännite tulee pienemmäksi kuin jakajan R1, R2 asettama, mikropiiri sulkeutuu, lähtöjännite on paljon enemmän kuin 2 V, joten HL1-merkkivalo syttyy.

Jos haluat ohjata vain jännitteenmuutosta, ilmaisin voidaan koota kuvan 4 kaavion mukaan.

Kuva 4. Jännitteenmuutososoitin.

Tämä osoitin käyttää kaksiväristä LED HL1: tä. Jos valvottu jännite ylittää kynnysarvon, punainen LED syttyy ja jos jännite on alhainen, vihreä valo palaa.

Tapauksessa, kun jännite on lähellä ennalta määrättyä kynnysarvoa (noin 0,05 ... 0,1 V), molemmat indikaattorit sammuvat, koska zener-diodin siirto-ominaisuudella on selvästi määritelty kaltevuus.

Jos haluat seurata minkä tahansa fysikaalisen määrän muutosta, vastus R2 voidaan korvata anturilla, joka muuttaa vastustusta ympäristön vaikutuksesta. Samanlainen laite on esitetty kuvassa 5.

Kuva 5. Ympäristöparametrien seurantakaavio.

Perinteisesti yhdellä kaaviolla esitetään useita antureita kerralla. Jos se tulee olemaan phototransistorse osoittautuu valokuvarele. Kun valaistus on suuri, valotransistori on auki ja sen vastus on pieni. Siksi ohjausliittimen DA1 jännite on pienempi kuin kynnysarvo, seurauksena LED ei syty.

Valaistuksen vähentyessä fototransistorin vastus kasvaa, mikä johtaa jännitteen kasvuun ohjausliittimessä DA1. Kun tämä jännite ylittää kynnyksen (2,5 V), zener-diodi aukeaa ja LED palaa.

Jos fototransistorin sijasta laitteen tuloon on kytketty termistori, esimerkiksi MMT-sarja, saadaan lämpötilan ilmaisin: lämpötilan laskiessa LED-valo syttyy.

Samaa järjestelmää voidaan käyttää kuin kosteusanturiesimerkiksi maata. Tätä varten termistorin tai fototransistorin sijasta on kytkettävä ruostumattomasta teräksestä valmistetut elektrodit, joiden on oltava tietyllä etäisyydellä toisistaan ​​ja työnnettävä maahan. Kun maa kuivuu asennuksen aikana määritettyyn tasoon, LED-valo syttyy.

Laitteen kynnysarvo asetetaan kaikissa tapauksissa muuttuvan vastuksen R1 avulla.

TL431-sirulla lueteltujen merkkivalojen lisäksi on mahdollista koota äänimerkki. Kuvio 6 esittää tällaisen indikaattorin kaavion.

Kuva 6. Äännesteen tason ilmaisin.

Nesteen, kuten veden, pinnan tason säätelemiseksi piiriin on kytketty anturi, joka on tehty kahdesta ruostumattomasta levystä, jotka sijaitsevat useiden millimetrien päässä toisistaan.

Kun vesi saavuttaa anturin, sen vastus laskee ja siru siirtyy lineaariseen moodiin vastuksien R1 R2 kautta. Siksi itsensä luominen tapahtuu pietsolaamisen emitterin HA1 resonanssitaajuudella, jolla äänisignaali kuuluu.

Emitterinä voit käyttää patteria ZP-3. laitteen virta on 5 ... 12 V: n jännitteellä. Tämän ansiosta sitä voi käyttää jopa galvaanisista akkuista, mikä mahdollistaa sen käytön eri paikoissa, myös kylpyhuoneessa.

TL434-sirun pääalue on tietysti virtalähteet. Mutta kuten näemme, mikrosirun ominaisuudet eivät rajoitu pelkästään tähän.

Boris Aladyshkin