Jelzőlámpák és jelzőberendezések egy állítható TL431 zener-diódán

A TL431 integrált stabilizátort főleg az energiaellátásban használják. Ehhez azonban még sok más alkalmazást megtalálhat. Néhány ilyen séma a cikkben található.

Ez a cikk a felhasználással készített egyszerű és hasznos eszközökről szól Chips TL431. Ebben az esetben nem kell félnie a „mikroáramkör” szótól, csupán három következtetéssel rendelkezik, és kifelé néz ki, mint egy egyszerű, alacsony teljesítményű tranzisztor a TO90 csomagban.

Először egy kis történelem

Így történt, hogy minden elektronikai mérnök ismeri a 431, 494 varázslatos számokat. Mi ez?

A TEXAS INSTRUMENTS a félvezető korszak élvonalában volt. Mindezen idő alatt az elektronikai alkatrészek gyártása terén a világvezetõk listáján az elsõ helyeken helyezkedett el, határozottan tartva magát az elsõ tízben, vagy, amint gyakran mondják, a TOP-10 világranglistán. Az első integrált áramkört Jack Kilby, a vállalat alkalmazottja, 1958-ban hozták létre.

A TI most már sokféle mikroáramkört állít elő, amelynek neve a TL és az SN előtagokkal kezdődik. Ezek analóg és logikai (digitális) mikroáramkörök, amelyek örökre beléptek a TI történetébe, és továbbra is széles körben alkalmazhatók.

A "varázslatos" chipek listáján az elsők között valószínűleg figyelembe kell venni állítható feszültségszabályozó TL431. Ennek a mikroáramkörnek a három pólusú esetben 10 tranzisztor van elrejtve, és a funkció ugyanaz, mint egy hagyományos Zener-dióda (Zener-dióda).

Ezen komplikáció miatt azonban a mikroáramkör nagyobb hőstabilitással és megnövekedett lejtőjellemzőkkel rendelkezik. Fő jellemzője, hogy a külső elválasztó a stabilizációs feszültség 2,5 ... 30 V-n belül megváltoztatható. A legújabb modellek esetében az alsó küszöbérték 1,25 V.

A TL431-et a TI alkalmazottja, Barney Holland hozta létre a hetvenes évek elején. Aztán egy másik cég stabilizáló chipjének másolásával foglalkozott. Azt mondanánk, hogy kopogás, nem másolás. Így Barney Holland kölcsönvett egy referencia feszültségforrást az eredeti mikroáramkörből, és ennek alapján létrehozott egy külön stabilizáló mikroáramkört. Eleinte TL430-nak hívták, néhány javítás után TL431-nek hívták.

Azóta sok idő telt el, és most nincs egyetlen számítógépes tápegység, bárhol is legyen alkalmazás. Szinte minden alacsony fogyasztású kapcsoló tápegységben alkalmazható. Az egyik ilyen forrás ma minden otthonban található töltő mobiltelefonokhoz. Ez a hosszú élet csak irigyelhető. Az 1. ábra a TL431 működési diagramját mutatja.

1. ábra: A TL431 működési diagramja.

Barney Holland létrehozta a nem kevésbé híres és még mindig igényes TL494 chipet. Ez egy push-pull PWM vezérlő, amely alapján számos kapcsoló tápegység modellt hoztak létre. Ezért a 494 szám is helyesen utal a "mágia" -ra.

Most térjünk át a TL431 chipen alapuló különféle tervek megfontolásához.

Indikátorok és jelzők

A TL431 chip nemcsak rendeltetésszerűen használható, mint Zener-dióda a tápegységekben. Ennek alapján különféle fényjelzőket és akár hangjelző eszközöket lehet létrehozni. Ilyen eszközökkel számos különféle paramétert követhet nyomon.

Először is, ez csak az elektromos feszültség. Ha az érzékelők segítségével bármilyen fizikai mennyiséget feszültség formájában mutatnak be, akkor elkészíthető egy eszköz, amely figyeli például a tartály vízszintet, hőmérsékletet és páratartalmat, egy folyadék vagy gáz megvilágítását vagy nyomását.

Túlfeszültség riasztás

Az ilyen jelzőkészülék működése azon a tényen alapul, hogy ha a DA1 zener-dióda vezérlőelektródján (1. tű) a feszültség kevesebb, mint 2,5 V, a zener-dióda bezáródik, csak egy kis áram folyik rajta, általában nem haladja meg a 0,3 ... 0,4 mA-t. De ez az áram elég ahhoz, hogy a HL1 LED nagyon gyenge legyen. Ennek a jelenségnek a megelőzése érdekében elegendő körülbelül 2 ... 3 KOhm ellenállású ellenállást csatlakoztatni a LED-del párhuzamosan. A túlfeszültség-érzékelő áramkört a 2. ábra mutatja.

2. ábra. Túlfeszültség-érzékelő.

Ha a vezérlőelektródon a feszültség meghaladja a 2,5 V értéket, akkor a zener dióda kinyílik, és a HL1 LED kigyullad. a szükséges áramkorlátozás a DA1 zener-diódán és a HL1 LED-en keresztül biztosítja az R3 ellenállást. A zener dióda maximális árama 100 mA, míg a HL1 LED ugyanaz a paramétere csak 20 mA. Ebből a feltételből számítják ki az R3 ellenállás ellenállását. Pontosabban, ez az ellenállás az alábbi képlettel számítható ki.

R3 = (Upit - Uhl - Uda) / Ihl. A következő jelölést használjuk: Upit - tápfeszültség, Uhl - közvetlen feszültségcsökkenés a LED-en, Uda feszültség egy nyitott áramkörön (általában 2V), Ihl LED-áram (beállítva 5 ... 15 mA-n belül). Ezenkívül ne felejtse el, hogy a TL431 zener dióda maximális feszültsége mindössze 36 V. Ez a paraméter szintén nem léphető túl.

Riasztási szint

A vezérlőelektródon azt a feszültséget, amelyen a HL1 (Uз) LED kigyullad, az R1, R2 osztó állítja be. Az elválasztó paramétereket a következő képlettel számítják ki:

R2 = 2,5 * R1 / (Uz - 2,5). A válaszküszöb pontosabb beállításához az R2 ellenállás helyett egy hangoló trimmet is telepíthet, amelynek névleges értéke másfélszer nagyobb, mint amit kiszámítottak. A tinktúra elkészítése után állandó ellenállással helyettesíthető, amelynek ellenállása megegyezik a hangolás bevezetett részének ellenállásával.

Időnként több feszültségszintet kell szabályozni. Ebben az esetben három ilyen jelzőkészülékre van szükség, amelyek mindegyike saját feszültségére van konfigurálva. Így lehetséges egy indikátorok egész sorának, egy lineáris skálának létrehozása.

A kijelző áramkörének táplálására, amely LED HL1 LEDből és R3 ellenállásból áll, külön energiaforrást használhat, még stabilizálatlan is. Ebben az esetben az ellenőrzött feszültséget az R1 ellenállás kivezetésére kell alkalmazni, amelyet leválasztani kell az R3 ellenállástól. Ezzel a beépítéssel a szabályozott feszültség három és több tíz volt között lehet.

Túlfeszültség-jelző

3. ábra. Alulfeszültség-jelző.

Az áramkör és az előző között az a különbség, hogy a LED-et másként kapcsolják be. Ezt a beillesztést inverznek nevezzük, mivel a LED bekapcsol, amikor a chip le van zárva. Ha a szabályozott feszültség meghaladja az R1, R2 elválasztó által beállított küszöböt, akkor a mikroáramkör nyitva van, és az áram átáramlik az R3 ellenálláson és a mikroáramkör 3 - 2 (katód-anód) csapján.

A chipen ebben az esetben 2 V feszültségcsökkenés van, amely nem elegendő a LED meggyújtásához. Annak biztosítása érdekében, hogy a LED-ek nem garantálják a világítást, két dióda van sorba beépítve. Bizonyos típusú LED-ek, például kék, fehér és bizonyos típusú zöld, akkor világít, ha a feszültség meghaladja a 2,2 V-ot. Ebben az esetben a VD1, VD2 diódák helyett huzalból készült jumperek vannak telepítve.

Ha a megfigyelt feszültség alacsonyabb lesz, mint az R1, R2 elválasztó által beállított érték, akkor a mikroáramkör bezáródik, a kimeneti feszültség sokkal több, mint 2 V, tehát a HL1 LED kigyullad.

Ha csak a feszültségváltozást kívánja vezérelni, akkor az indikátor a 4. ábrán bemutatott séma szerint szerelhető össze.

4. ábra. A feszültségváltozás jelzője.

Ez a jelző kétszínű HL1 LED-et használ. Ha a megfigyelt feszültség meghaladja a küszöbértéket, a piros LED kigyullad, és ha a feszültség alacsony, a zöld kigyullad.

Abban az esetben, ha a feszültség egy előre meghatározott küszöb közelében van (kb. 0,05 ... 0,1 V), akkor mindkét indikátor kialszik, mivel a zener-dióda átviteli tulajdonsága jól meghatározott lejtővel rendelkezik.

Ha bármilyen fizikai mennyiség változását figyeli, akkor az R2 ellenállást helyettesítheti egy érzékelő, amely a környezet hatására megváltoztatja az ellenállást. Hasonló eszköz látható az 5. ábrán.

5. ábra. A környezeti paraméterek monitorozásának vázlata.

Hagyományosan, egy diagramon egyszerre több érzékelő látható. Ha lesz fotótranzisztorkiderül fotó relé. Miközben nagy a megvilágítás, a fototranzisztor nyitva van és ellenállása kicsi. Ezért a DA1 vezérlőterminálon a feszültség kisebb, mint a küszöbérték, ennek eredményeként a LED nem világít.

A megvilágítás csökkenésével a fototranzisztor ellenállása növekszik, ami a DA1 vezérlőterminál feszültségének növekedéséhez vezet. Amikor ez a feszültség meghaladja a küszöböt (2,5 V), a zener-dióda kinyílik, és a LED kigyullad.

Ha a fototranzisztor helyett egy termisztor, például egy MMT sorozat van csatlakoztatva az eszköz bemenetéhez, hőmérsékleti kijelzőt kap: amikor a hőmérséklet csökken, a LED kigyullad.

Ugyanaz a séma használható páratartalom érzékelőpéldául föld. Ehhez a termisztor vagy a fototranzisztor helyett rozsdamentes acél elektródákat kell csatlakoztatni, amelyek egymástól bizonyos távolságra a talajba kerülnek. Amikor a föld a beállítás során meghatározott szintre szárad, a LED kigyullad.

Az eszköz küszöbértékét minden esetben az R1 változó ellenállással kell beállítani.

A TL431 chipen felsorolt ​​fényjelzőkön kívül hangjelzőt is össze lehet szerelni. Az ilyen mutató ábráját a 6. ábra mutatja.

6. ábra. A zajszint jelzője.

A folyadék, például a víz szintjének szabályozására egy dugaszoló érzékelőt csatlakoztatnak az áramkörhöz, amelyek egymástól több milliméter távolságra vannak egymástól.

Amikor a víz eléri az érzékelőt, annak ellenállása csökken, és a forgács az R1 R2 ellenállásokon keresztül lineáris üzemmódba lép. Ezért az öngenerálás a HA1 piezokerámia sugárzó rezonancia frekvenciáján történik, amelyen a hangjelzés megszólal.

Kibocsátóként használhatja a ZP-3 hűtőt. a készüléket 5 ... 12 V feszültségről táplálják. Ez lehetővé teszi akár galvanikus akkumulátorokról való táplálást is, ami lehetővé teszi különféle helyiségekben történő használatot, beleértve a fürdőszobát is.

A TL434 chip fő terjedelme természetesen tápegységek. De amint látjuk, a mikroáramkör képességei nem korlátozódnak erre egyedül.

Boris Aladyshkin