Funktionsweise des Shunt-Reglers TL431, Datenblatt, Anwendung

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In diesem Beitrag erfahren Sie, wie ein Shunt-Regler-IC normalerweise in SMPS-Schaltungen funktioniert. Wir nehmen das Beispiel des beliebten TL431-Geräts und versuchen, seine Verwendung in elektronischen Schaltkreisen anhand einiger seiner Anwendungshinweise zu verstehen.

Elektronische Spezifikationen

Technisch das Gerät TL431 wird als programmierbarer Nebenschlussregler bezeichnet und kann in einfachen Worten als einstellbare Zenerdiode verstanden werden.



Erfahren Sie mehr über die technischen Daten und Anwendungshinweise.

Dem TL431 werden folgende Hauptmerkmale zugeschrieben:



  • Ausgangsspannung einstellbar oder programmierbar von 2,5 V (Mindestreferenz) bis 36 Volt.
  • Ausgangsimpedanz niedrig dynamisch, ca. 0,2 Ohm.
  • Senken Sie die Stromhandhabungskapazität auf maximal 100 mA
  • Im Gegensatz zu normalen Zenern ist die Geräuschentwicklung vernachlässigbar.
  • Blitzschnelle Schaltreaktion.

Wie funktioniert der IC TL431?

Der TL431 ist ein dreipoliger transistorähnlicher (wie BC547) einstellbarer oder programmierbarer Spannungsregler.
Die Ausgangsspannung kann mit nur zwei Widerständen über die angegebenen Pinbelegungen des Geräts dimensioniert werden.

Das folgende Diagramm zeigt das interne Blockdiagramm des Geräts sowie die Pinbelegungsbezeichnungen.

Das folgende Diagramm zeigt die Pinbelegung des tatsächlichen Geräts. Mal sehen, wie dieses Gerät in praktische Schaltungen konfiguriert werden kann.

Schaltungsbeispiele mit TL431

Die folgende Schaltung zeigt, wie das obige Gerät TL431 als typischer Shunt-Regler verwendet werden kann.

Die obige Abbildung zeigt, wie mit nur wenigen Widerständen der TL431 als Shunt-Regler zur Erzeugung von Ausgängen zwischen 2,5 V und 36 V verdrahtet werden kann. R1 ist ein variabler Widerstand, der zum Einstellen der Ausgangsspannung verwendet wird.

Der Vorwiderstand am positiven Eingang der Versorgung kann nach dem Ohmschen Gesetz berechnet werden:

R = Vi / I = Vi / 0,1

Hier ist Vi der Versorgungseingang, der unter 35 V liegen muss. 0,1 oder 100 mA ist die maximale Rangierstromspezifikation des IC, und R ist der Widerstand in Ohm.

Berechnung von Shunt-Regler-Widerständen

Die folgende Formel gilt für die Erfassung der Werte der verschiedenen Komponenten, die zum Festlegen der Shunt-Spannung verwendet werden.

Vo = (1 + R1 / R2) Vref

Falls ein 78XX in Verbindung mit dem Gerät verwendet werden muss, kann die folgende Schaltung verwendet werden:

Die Masse der TL431-Kathode ist mit dem Erdungsstift des 78XX verbunden. Der Ausgang des 78XX-IC ist mit dem Potentialteilernetzwerk verbunden, das die Ausgangsspannung bestimmt.

Die Teile können anhand der im Diagramm gezeigten Formel identifiziert werden.

Die obigen Konfigurationen sind auf einen Strom von maximal 100 mA am Ausgang beschränkt. Um einen höheren Strom zu erhalten, kann ein Transistorpuffer verwendet werden, wie in der folgenden Schaltung gezeigt.

In dem obigen Diagramm ähnelt der größte Teil der Teileplatzierung dem ersten Shunt-Regler-Design, außer dass hier die Kathode mit einem Widerstand gegen Plus versehen ist und der Punkt auch der Basis-Trigger des angeschlossenen Puffertransistors wird.

Der Ausgangsstrom hängt von der Größe des Stroms ab, den der Transistor aufnehmen kann.

Im obigen Diagramm sehen wir zwei Widerstände, deren Werte nicht erwähnt werden, einen in Reihe mit der Eingangsversorgungsleitung und einen anderen an der Basis des PNP-Transistors.

Der Eingang auf der Eingangsseite begrenzt den maximal tolerierbaren Strom, der vom PNP-Transistor abgesenkt oder überbrückt werden kann. Dies kann auf die gleiche Weise berechnet werden, wie zuvor für das erste TL431-Reglerdiagramm erläutert. Dieser Widerstand schützt den Transistor vor Verbrennungen aufgrund eines Kurzschlusses am Ausgang.

Der Widerstand an der Basis des Transistors ist nicht kritisch und kann willkürlich zwischen 1k und 4k7 gewählt werden.

Anwendungsbereiche des IC TL431

Obwohl die obigen Konfigurationen an jedem Ort verwendet werden können, an dem präzise Spannungseinstellungen und Referenzen erforderlich sein können, werden sie heutzutage häufig in SMPS-Schaltungen verwendet, um eine präzise Referenzspannung für den angeschlossenen Optokoppler zu erzeugen, was wiederum den Eingangsmosfet des SMPS zur Regulierung auffordert die Ausgangsspannung genau auf die gewünschten Werte.

Weitere Informationen finden Sie unter https://www.fairchildsemi.com/ds/TL/TL431A.pdf




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