TL431電圧レギュレータ詳細ガイド
2024-04-17 16125

TL431は、温度安定性が良好な3末端制御精密参照統合チップです。高精度、低静電流、および出力ノイズのため、自動制御、電力管理、電力変換など、さまざまな電子デバイスで広く使用されています。誰もがTL431をよりよく理解できるようにするために、この記事はTL431に関する関連情報をまとめました。来て、見てください。

TL431 Texas Instruments Incorporated（TI）と米国に組み込まれたMotorola Incorporatedが共同で生産する2.50Vから36V調整可能な精密シャントレギュレーターです。調整可能な電流出力の機能があり、参照電圧源として機能します。TL431シリーズには、TL431C、TL431AC、TL431I、TL431AI、TL431M、TL431Y、合計6つのモデルが含まれます。これらのモデルは、同一の内部回路構造を共有しており、技術指標にわずかな違いしかありません。コンパクトなサイズ、精密調整可能な参照電圧、および大きな出力電流により、TL431はさまざまなレギュレーターを設計するために使用できます。そのパフォーマンス特性には、最大36Vまでの連続的に調整可能な出力電圧、0.1MAから100MAの広い動作電流範囲、0.22オームの典型的な動的抵抗、および低出力ノイズが含まれます。さらに、最大入力電圧は37V、最大動作電流は150MA、内部参照電圧は2.5V、出力電圧範囲は2.5〜30Vです。

TL431の基準電圧精度は±2％以上に達すると、広範囲の電圧にわたって安定した正確な出力電圧を提供できるようになります。

TL431は、高速の動的応答を備えています。電源負荷の変化に応じて出力電圧をすばやく調整し、安定した電源出力を確保することができます。

TL431はエラーアンプと参照電圧源を統合するため、回路設計を簡素化し、回路サイズを削減し、電源コストを削減します。

TL431の出力電圧は、2つの外部抵抗器を使用して調整でき、2.5Vから36Vの調整範囲を提供し、さまざまな電源回路に適しています。

任意のデバイスの電流、電圧、およびワット数は、その電力要件、つまり、動作に十分な電流と電圧で十分であることを示しています。次の表は、TL431の電流、電力、および電圧の評価を示します。

TL431のパフォーマンスが良好かどうかを測定するには、そのピンを参照端子、アノード、およびカソードとして識別する必要があります。ピンを確認した後、以下の手順に従って測定できます。まず、マルチメーターの範囲をRXLKブロックに調整し、黒ペンをアノードに、赤いペンをカソードに接続します。現時点で測定されているのは、TL431の前方抵抗です。次に、テストリードを交換します。つまり、黒いペンはカソードに接続され、赤いペンがアノードに接続されます。現時点では、無限の逆抵抗を表示する必要があります。これは、電流がアノードからカソードに流れると、TL431を正常にオンにすることができることを意味します。そして、電流がカソードからアノードに流れると、TL431がオフになります。次に、マルチメーターの範囲をRXLKブロックに保持し、黒いペンを参照端子に、赤いペンをカソードに接続します。現時点では、電流が流れるべきではないはずです。つまり、メーターには兆候がありません。次に、片手で黒いペンともう一方の手でアノードに触れると、ポインターは大幅にスイングするはずです。この状況が満たされると、手で触れるピンが参照端子です。最後のステップは、参照端子とアノードを短絡することです。つまり、電流が参照端子とアノードから同時に流れるようにします。この場合、ブラックテストリードがカソードに接続され、赤いテストリードがアノードに接続されている場合、通常、電圧ドロップが小さくなります。逆に、ブラックテストリードがアノードに接続され、赤のテストリードがカソードに接続されている場合、通常、比較的大きな電圧ドロップがあります。この測定の原理は、順方向および逆伝導中のTL431の異なる電圧降下に基づいています。

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クローバーサーキット

シャントレギュレーター

精密電流リミッター

高電流シャントレギュレーター

参照付きPWMコンバーター

精密高電流シリーズレギュレーター

TL431には3つのピンがあり、これは参照端子、アノード、およびカソードです。これらの3つのピンを区別するために、ロゴが私たちに向いている状態でそれらを左から右に配置できます。具体的には、参照端子は、参照電圧を入力するために使用されるPINです。アノードは、電流が流れるピンです。カソードは、電流が流れるピンです。実際のアプリケーションでは、カソードは通常、電流制限抵抗を介して電源の正の極に接続され、アノードは電源の負の極に接続されます。そのピン図は次のとおりです。

ピン1（参照）：このピンは、ツェナーダイオードの電圧定格を設定します。

ピン2（アノード）：同等のツェナーダイオードのアノード

ピン3（カソード）：同等のツェナーダイオードのカソード

TL431は、優れた安定性を備えた3末端の調整可能なシャントレギュレーターです。多くの場合、調整可能な電圧参照として使用されます。その外部構造は、カソード、アノード、および参照電圧の3つのピンで構成されています。内部構造は、図に示されているとおりです。TL431のほとんどのアプリケーションでは、アノードは通常グランドに接続され、カソード電流の一部はブロック図の左下隅にあるミラー電流ソースを通過します。抵抗器のこの電流によって生成される電圧低下に加えて、トランジスタのベースBとエミッタEの間の電圧低下は、2.5Vの基準電圧を構成します。TL431の中間段階構造は、微分アンプ回路に相当しますが、出力ステージはダーリントン構造を採用しています。したがって、TL431には、内部的に統合された電圧参照関数があるだけでなく、動作アンプ回路の関数も統合されます。

その機能によれば、TL431は、内部統合された2.5V参照電圧、微分オペアンプ、およびオープンコレクタートランジスタで構成されています。TL431の単純化された図を以下に示します。基準電圧ピンの電圧が2.5Vの内部基準電圧よりも低い場合、Op-amp出力は低レベルになります。この時点で、三極はオフ状態にあり、TL431には電流が流れません（小さな漏れを無視します現在）;また、基準電圧ピンの電圧が内部基準電圧よりも高い場合、Op-ampは高レベルを出力し、三極はカソードから電流を伝導して描画し、飽和領域に急速に入ります。基準電圧ピンの電圧が基準電圧に非常に近い場合にのみ、三極はカソードから一定電流を抽出するために増幅領域で動作します。分析は、電源を切り替える際に、フィードバックのために離散基準電圧とオペアンプを必要とする元の構造がTL431によく置き換えることができることを示しています。

TL431を使用する場合、次の側面に注意する必要があります。

TL431を介して流れる最小電流は1MAを超えて保持する必要があります。そうしないと、電圧調節性能が失われます。同時に、TL431の損傷を避けるために、最大電流は100mAを超えることはできません。

TL431の内部参照電圧vREFはカソード電流によって維持されているため、この電流は通常の動作を確保するために特定のしきい値よりも高くなければならないため、アプリケーション中に特別な注意を支払う必要があります。TL431の出力ポールがカットオフ状態では、カソードは依然として0.2MAを超える保持電流を維持する必要があります。出力ポールが飽和状態にある場合、TL431が正常に動作できるように、極間の電圧は少なくとも2.2Vを超える必要があります。

Common to-92パッケージを例として、TL431の最大消費電力は0.7Wです。実際、回路のTL431の消費電力Pは、式p = vo*iで計算できます。ここで、VOは出力電圧であり、IはTL431を介して電流です。したがって、出力が5Vを超えない場合、TL431は140MAの最大電流を出力できます。出力電圧が7Vの場合、消費電力の制限により、10mAの電流のみを出力できます。通常、TL431の消費電力は0.5Wから1.2Wの範囲です。高温、高電圧、または高電流条件で動作する場合、換気、熱散逸、および過度の消費電力によるパフォーマンスの劣化または損傷を防ぐために、回路全体の安全性に特に注意を払わなければなりません。

材料を選択してレイアウトするときは、安定性と信頼性を確保するために、温度係数、低ノイズ、および大きなパワー容量を持つ同じタイプの精密抵抗器を優先する必要があります。式VO = 2.5*（1+R1/R2）によると、VOが最大36Vの場合、R1とR2の最大比は13.4であると計算できます。つまり、R1の最大値は13.4倍である必要があります。R2のもの。さらに、TL431の高いオープンループゲインと高速応答速度により、サンプリングポイント（つまりR1とR2の接続ポイント）が2つの極から遠く離れている場合、回路は自己をオーバーシュートする傾向があります。励起。したがって、設計と使用の際には、この状況を回避するために、サンプリングポイントの場所に特に注意を払う必要があります。

はい、プログラム可能なZenerダイオードです。出力電圧は、2.5ボルトから36ボルトの範囲です。出力電圧耐性は±4％になります。出力電流またはシンク電流は、1 MAから100 MAの範囲です。

TL431は、元の標準シャント電圧参照です。TLV431は、TLVの電圧参照オプションが低いですが、いくつかの異なる仕様もあります。

オープンループ構成のTL431は、電圧コンパレータ、アンダーボルテージモニター、過電圧モニター、ウィンドウ電圧検出器、および他の多くのタイプの使用としてよく使用されます。TL431は、これらのアプリケーションに一般的に使用されるシャント電圧参照です。

TL431が損傷した場合、同じモデルの置換がない場合、KA431、μA431、LM431、YL431、S431などに直接置き換えることができます。TL431サフィックス文字は、製品レベルと動作温度範囲を示します。

TL431およびTL432デバイスは、該当する自動車、商業、軍事の温度範囲にわたって、特に熱安定性を備えた3末端の調整可能なシャントレギュレーターです。出力電圧は、VREF（約2.5 V）と36 Vの間の任意の値に設定でき、2つの外部抵抗器を使用できます。