Знадобився мені тут недорогий джерело опорного напруги. Погортавши каталоги, я зупинив свій вибір на мікросхемі TL431 за 20 рублів. Зараз розповім, що це за комашка і як її використовувати.
TL431 - це так званий програмований стабілітрон. Застосовується в якості джерела опорного напруги і джерела живлення для малопотребляющіх схем. Випускається декількома виробниками і в різних корпусах, мені дісталася від Texas Instruments в корпусі SOT23.
- вихідна напруга від 2.5 до 36 В
- робочий струм від 1 до 100 мА
- вихідний опір 0.2 Ом
- точність 0.5%, 1% і 2%
Має три висновки. Два як у стандартного стабилитрона - анод і катод. І висновок опорного напруги, який підключається до катода або середньої точки дільника напруги. На зарубіжних схемах позначається так:
Мінімальна схема включення вимагає один резистор і дозволяє отримувати опорна напруга 2.5 В.
Резистор в цій схемі розраховується за такою формулою:
де Ist - ток TL431, а Il - струм навантаження. Вхідний струм опорного висновку не враховується, так як він
В повною схемою включення до TL431 додаються ще два резистора, але в цьому випадку можна отримати довільну вихідна напруга.
Номінали резисторів подільника напруги і вихідна напруга TL431 пов'язані наступним співвідношенням:
,де Uref = 2.5 В, Iref = 2 мкА. Це типові значення і вони мають певний розкид (дивіться даташит).
Якщо задатися значенням одного з резисторів і вихідною напругою, то можна розрахувати значення другого резистора.
А знаючи вихідну напругу і вхідний струм, можна розрахувати номінал резистора R1:
,де Iin - вхідний струм схеми, який складається з робочого струму TL431, струму дільника напруги і струму навантаження.
Якщо TL431 використовується для отримання опорного напруги, то резистори R2 і R3 потрібно брати з точністю 1% з ряду E96.
Вхідна напруга Uin = 9 В
Необхідне вихідна напруга Uout = 5 В
Струм навантаження Il = 10 мА
Дані з даташіта:
Ist = 1..100 мА
Iref = 2 мкА
Uref = 2.495 В
Задаємося значенням резистора R2. Максимальне значення цього резистора обмежено струмом Iref = 2 мкА. Якщо брати номінал резистора R2 рівним одиницям / десяткам кОм, то це підійде. Нехай R2 = 10 кОм.
Так як TL431 використовується в якості джерела живлення, висока точність тут не потрібна і членом Iref * R2 можна знехтувати.
Округлене значення R3 дорівнюватиме 10 кОм.
Щоб розрахувати R1 потрібно прикинути вхідний струм схеми. Він складається з струму TL431, струму навантаження і струму дільника напруги.
Струм TL431 може бути від 1 до 100 мА. Якщо взяти струм Ist> 2 мА, то струмом подільника можна знехтувати.
Тоді вхідний струм буде дорівнює Iin = Ist + Il = 2 + 10 = 12 мА.
А номінал R1 = (Uin - Uout) / Iin = (9 - 5) /0.012 = 333 Ом. Округляем до 300.
Мощнность, що розсіюється на резисторі R1, дорівнює (9 - 5) * 0.012 = 0.05 Вт. На інших резисторах вона буде ще менше.
R1 = 300 Ом
R2 = 10 кОм
R3 = 10 кОм
Приблизно так, без урахування нюансів.
Якщо будете використовувати TL431 і повісите на виході конденсатор, то мікросхема може "загудіти". Замість зменшення вихідного шуму, на катоді з'явиться періодичний пилкоподібний сигнал в кілька мілівольт.
Ємність навантаження, при якій TL431 поводиться стабільно, залежить від струму катода і вихідної напруги. Можливі значення ємності показані на зображенні з даташіта. Стабільні області - це ті, що за межами графіків.
