Полный аналог

Реверс-инжиниринг TL431, крайне распространенной микросхемы, о которой вы и не слышали

Фото кристалла интересной, но малоизвестной, микросхемы TL431, используемой в блоках питания, даёт возможность разобраться в том, как аналоговые схемы реализуются в кремнии. Несмотря на то, что схема на фото выглядит как какой-то лабиринт, сама микросхема относительно проста, и может быть исследована без большого труда. В своей статье я попытаюсь объяснить каким образом транзисторы, резисторы и другие радиодетали запакованы в кремний для выполнения своих функций.

Фото кристалла TL431. Оригинал Zeptobars.

TL431 является «программируемым прецизионным источником опорного напряжения» [1] и обычно используется в импульсных источниках питания для реализации обратной связи в случае, когда выходное напряжение слишком велико или, наоборот, мало. Используя участок цепи, называемый бандгапом (источник опорного напряжения, величина которого определяется шириной запрещённой зоны), TL431 предоставляет стабильный источник опорного напряжения в широком температурном диапазоне. На блок-схеме TL431 видны 2.5-вольтовый источник опорного сигнала и компаратор, но, глядя на фото кристалла, можно заметить, что внутреннее устройство микросхемы отличается от чертежа.

Блок-схема TL431, взятая из даташита.

У TL431 длинная история: он был выпущен еще в 1978 [2] году и с тех пор побывал во множестве устройств. Он помогал стабилизировать напряжение в блоке питания для Apple II, а сейчас используется в большинстве ATX блоков питания [3] и даже в зарядных устройствах для iPhone и прочих девайсов. И MagSafe-коннекторы, и адаптеры для ноутбуков, и микрокомпьютеры, LED драйверы, блоки питания для аудиотехники, видеоприставки, телевизоры [4]. Во всей этой электронике присутствует TL431.

Фотографии ниже показывают TL431 внутри шести различных БП. TL431 выпускается самых разных форм и размеров. Два наиболее популярных форм-фактора показаны ниже. [5] Возможно, причина того, что TL431 не привлекает особого внимания, заключается в том, что он больше похож на обычный транзистор чем на микросхему.

Шесть примеров схем БП, использующих TL431. Верхний ряд: дешёвый 5-вольтовый БП, дешёвое ЗУ для телефона, ЗУ для Apple iPhone (на фото можно еще заметить GB9-вариацию). Нижний ряд: MagSafe адаптер, ЗУ KMS USB, Dell ATX БП (на переднем плане — оптопары)

Как же радиоэлектронные компоненты выглядят в кремнии?

TL431 очень простая микросхема, и вполне возможно понять её логику на кремниевом уровне пристальным изучением фото. Я покажу, каким же образом транзисторы, резисторы, перемычки и конденсаторы реализованы. А затем уже проведу полный реверс-инжиниринг данной микросхемы.

Реализация транзисторов различных типов

Микросхема использует как n-p-n, так и p-n-p биполярные транзисторы (в отличие от микросхем навроде

, в которых использовались MOSFET). Если вы изучали электронику в школе или в университете, вы возможно видели схему n-p-n транзистора (вроде той, что ниже), на которой показаны коллектор (обозначен как C), база (B) и эмиттер (E). Транзистор изображен в виде своеобразного бутерброда с P-слоем между двумя N-слоями, такое расположение слоёв характеризует транзистор как n-p-n. Однако, выясняется, что в микросхеме нет совершенно ничего схожего с этой схемой. Даже база находится не в центре!

На фотографии ниже можно рассмотреть один из транзисторов TL431. Цветовые различия в розовых и фиолетовых регионах вызваны разным легированием кремния, для формирования N и P областей. Светло-желтые области — металлический слой микросхемы, располагающийся поверх кремниевого. Такие области нужны для обеспечения возможности подключения проводников к коллектору, эмиттеру и базе.

В нижней части фотографии нарисовано поперечное сечение, примерно изображающее как конструируется транзистор. [6] Можно заметить, что на нём куда больше деталей, чем в n-p-n бутерброде из книг, Однако, если внимательно присмотреться, то в поперечном сечении под эмиттером (E) можно найти то самое n-p-n, которое формирует транзистор. Проводник эмиттера соединяется с N+ кремнием. Под ним располагается P-слой, подключенный к контакту базы. Еще ниже — слой N+, соединенный с коллектором (не напрямую). [7] Транзистор заключен в P+ кольцо для изоляции от соседних компонентов. Так как большинство транзисторов в TL431 принадлежат к n-p-n типу, то, после того как разобрались в первый раз, их очень просто находить на фотографии и определять нужные контакты.

n-p-n транзистор из фотографии кристалла TL431, и его структура в кремнии.

Выходной n-p-n транзистор намного больше остальных, так как ему необходимо выдерживать полную нагрузку по току. Большинство транзисторов работает с микроамперами, а этот выходной транзистор поддерживает ток до 100 миллиампер. Для работы с такими токами он и сделан более крупным (занимает 6% всего кристалла), и имеет широкие металлические коннекторы на эмиттере и коллекторе.

Топология выходного транзистора сильно отличается от других n-p-n транзисторов. Он создаётся, так сказать, боком, планарная структура вместо глубинной, и база располагается между эмиттером и коллектором. Металл слева подсоединён к десяти эмиттерам (синеватый кремний N-типа), каждый из которых окружен розовым P-слоем, который является базой (средний проводник). Коллектор (правая часть) имеет только один большой контакт. Проводники эмиттера и базы образуют вложенную «гребёнку». Обратите внимание, что металл коллектора становится шире сверху вниз для того, чтобы поддерживать большие токи на нижней части транзистора.

Транзисторы p-n-p типа имеют совершенно другое строение. Они состоят из округлого эмиттера (P), окруженного кольцом базы (N), которую, в свою очередь, обступает коллектор (P). Таким образом, получается горизонтальный бутерброд, вместо обычной вертикальной структуры n-p-n транзисторов. [8]

Схема снизу показывает один из таких p-n-p транзисторов, а поперечное сечение изображает кремниевую структуру. Стоит отметить то, что хотя металлический контакт для базы находится в углу транзистора, он электрически соединен через N и N+ области с активным кольцом, пролегающим между коллектором и эмиттером.

Структура p-n-p транзистора.

Реализация резисторов в микросхеме

Резисторы являются ключевым компонентом почти в любой аналоговой схеме. Они реализованы как длинная полоса легированного кремния. (Похоже, что в этой микросхеме использовался кремний P-типа). Различные сопротивления достигаются использованием различной площади материала — сопротивление пропорционально площади.

Снизу заметно три резистора — их формируют три длинных горизонтальных полоски кремния. Желтоватые металлические проводники проходят через них. Места соединения металлического слоя и резистора выглядят как квадраты. Расположение этих контактов и задаёт длину резистора и, соответственно, его сопротивление. К примеру, сопротивление нижнего резистора немного больше остальных потому, что контакты расположены на большем расстоянии. Верхние два резистора объединены в пару металлическим слоем сверху слева.

Резисторы.

Резисторы в микросхемах имеют очень плохой допуск — сопротивление может различаться на 20% между микросхемами из-за вариаций в производственном процессе. Очевидно, что это серьезная проблема для таких точных микросхем, как TL431. Поэтому TL431 спроектирован таким образом, что важной характеристикой является не конкретное сопротивление, а отношение сопротивлений. Конкретные значения сопротивлений не сильно важны, если сопротивления меняются в одной пропорции. Вторым методом уменьшения зависимости от эффекта изменчивости является сама топология микросхемы. Резисторы располагаются на параллельных дорожках одинаковой ширины для снижения эффекта от любой асимметрии в сопротивлении кремния. Кроме того, они размещены рядом друг с другом для минимизации отклонений в свойствах кремния между разными частями микросхемы. Помимо всего этого, в следующей главе я расскажу о том, как перед корпусированием кристалла можно настроить сопротивления для регулирования производительности микросхемы.

Кремниевые перемычки для настройки сопротивлений

Вот чего я не ожидал в TL431, так это перемычек для подстройки сопротивлений. Во время производства микросхем эти перемычки могут быть удалены для того, чтобы отрегулировать сопротивления и повысить точность микросхемы. На некоторых

есть сопротивления, которые могут быть удалены лазером, просто выжигающим часть резистора перед корпусированием. Точность настройки таким методом куда выше чем у перемычек.

Цепь с перемычкой показана на фото снизу. Она содержит параллельных два резистора (на фото они выглядят как один элемент) и перемычку. В обычном состоянии, эта перемычка шунтирует резисторы. При изготовлении микросхемы, её характеристики могут быть замерены, и если требуется большее сопротивление, то два щупа подсоединяются к площадкам и подаётся высокий ток. Этот процесс сжигает перемычку, добавляя немного сопротивления цепи. Таким образом, сопротивление всей схемы может быть немного подкорректировано для улучшения характеристик микросхемы.

Перемычка для настройки сопротивления

Конденсаторы

TL431 содержит всего два внутренних конденсатора, но они выполнены в двух совершенно разных манерах.

Первый конденсатор (под текстом «TLR431A») сформирован обратносмещенным диодом (красноватые и фиолетовые полосы). У инверсного слоя в диоде есть ёмкостное сопротивление, которое может быть использовано для формирования конденсатора (подробнее). Главное ограничение такого типа конденсаторов в том, что ёмкостное сопротивление разнится в зависимости от напряжения, потому что меняется ширина инверсного слоя.

Конденсатор, образованный p-n переходом. Вендорная строка написана с помощью металла, нанесенного поверх кремния.

Второй конденсатор сконструирован совершенно другим методом, и больше похож на обычный конденсатор с двумя пластинами. Даже не на что поглядеть — он состоит из большой металлической пластины с подложкой из N+ кремния в качестве второй пластины. Для того чтобы уместиться рядом с другими частями цепи, он имеет неправильную форму. Данный конденсатор занимает около 14% площади кристалла, иллюстрируя то, что конденсаторы в микросхемах очень неэффективно используют пространство. В даташите упоминается, что оба конденсатора по 20 пикоФарад, но я не знаю насколько этому можно верить.

Конденсатор.

Реверс-инжиниринг TL431

На схеме сверху выделены и поименованы элементы на кристалле, и затем перенесены на чертеж снизу. После всех разъяснений ранее, я думаю, структура любого элемента должна быть ясна. Три пина микросхемы подсоединены к площадкам «ref», «anode» и «cathode». Микросхема имеет один уровень металлизации (светло-желтый) для соединения компонентов. На чертеже сопротивление задаётся относительно неизвестного R. Наверное, 100 Ом вполне подходит, но я не знаю точного значения. Самым большим сюрпризом было то, что характеристики элементов сильно отличились от тех, что были опубликованы ранее в других схемах. Данные характеристики фундаментально сказываются на том, как в целом работает стабилитрон с напряжением запрещённой зоны.

Чертеж TL431

Как работает микросхема?

Работа TL431 извне выглядит довольно незатейливо — если на контакт «ref» подаётся напряжение выше 2.5 вольт, то выходной транзистор проводит ток между катодом и анодом. В блоке питания это увеличивает ток, идущий к управляющей микросхеме (косвенно), и влечёт за собой уменьшение мощности БП, после чего происходит спад напряжения до нормального уровня. Таким образом, БП используют TL431 для того, чтобы стабильно держать необходимое выходное напряжение.

Наиболее интересная часть микросхемы это источник опорного напряжения, равного ширине запрещённой зоны. [10]. Ключевые элементы видны на фото кристалла: область эмиттера транзистора Q5 в 8 раз больше чем у Q4, поэтому два транзистора по-разному реагируют на температуру. Выходные сигналы с транзисторов объединяются через резисторы R2, R3, R4 в нужной пропорции для компенсации температурных эффектов, и формируют стабильный опорный сигнал. [11] [12]

Напряжения из стабилизированного по температуре бандгапа посылаются в компаратор, входом которого являются Q6 и Q1, а Q8 и Q9 управляют им. Наконец, выход компаратара проходит через Q10 для управления выходным транзистором Q11.

«Открываем» микросхему низко-технологичным методом

Получение фотографии кристалла микросхемы обычно требует её растворения в опасных кислотах, и фотографирование самого кристалла с помощью дорогого металлографического микроскопа. (Zeptobars описывал этот процесс

). Мне было интересно что получится, если я просто разломаю TL431 зажимными щипцами и взгляну на него в дешёвый микроскоп. В процессе я переломил кристалл пополам, но всё равно получил интересные результаты. На изображении виден большой медный анод внутри корпуса, который еще работает и как радиатор. Рядом с ним кристалл (по крайней мере, большая его часть), который был установлен на аноде внутри белого круга. Заметили, насколько сам кристалл меньше своего корпуса?

Корпус TL431, внутренний анод и большая часть от кристалла.

Используя простой микроскоп, я получил фото снизу. Несмотря на то, что, очевидно, я не получил такого же качественного снимка как у Zeptobars, структура микросхемы видна значительно лучше чем я ожидал. Данный эксперимент показывает, что вы можете проводить снятие корпуса микросхем и фотографирование кристалла даже не касаясь разных опасных кислот. Сравнивая свой снимок дешевого TL431, заказанного на eBay, с TL431, сфотографированного Zeptobars, вижу их идентичность. Так как его микросхема не совпадает с опубликованными чертежами, то я гадаю, не прекратили ли они в определенный момент производство того странного варианта микросхемы. Но думаю, что это предположение неверно.

Кусок кристалла, сфотографированный через микроскоп.

Заключение

На самом ли деле TL431 наиболее распространенная микросхема о которой не слышали люди? Нет надежного способа проверить, но я думаю что это хороший кандидат. Похоже, никто не публиковал данные, в которых другая микросхема была бы произведена в больших количествах. Некоторые источники утверждают что таймер 555 является наиболее распространенной микросхемой с миллиардными тиражами каждый год (не очень мне верится в такое большое число). Но TL431 точно располагается достаточно высоко в списке по распространенности. Вы, скорее всего, имеете TL431 в каком-то устройстве на расстоянии вытянутой руки прямо сейчас (ЗУ для телефона, адаптер питания для ноутбука, блок питания PC или монитора). Разница между 555 или 741 и TL431 в том, что эти микросхемы настолько широко известны, что уже стали чуть ли не частью поп-культуры —

,

и даже

. Но если вы не работаете с блоками питания, достаточно высоки шансы, что вы никогда и не слышали о TL431. Таким образом, я отдаю свой голос TL431 в такой странной номинации. Если у вас есть какие-то другие варианты микросхем, которые незаслуженно обошли вниманием, оставляйте комментарии.

Признательности

Снимки кристалла сделаны

(за исключением моего). Чертёж и анализ основываются на работе

Кроме того, я значительно улучшил свой анализ с помощью дискуссий с Михаилом из Zeptobars и

, в частности B. Engl.

Заметки и ссылки

1. Из-за того, что у TL431 не самая обычная функция, стандартного названия для элемента такого рода не существует. Разные даташиты дают такие имена:

,

,

,

.

2. Я раскопал истоки возникновения TL431 в

, опубликованным Texas Instruments в 1977 году. Предшественником этой микросхемы был TL430, выпущенный как регулируемый шунтирующий стабилизатор в 1976. TL431 был создан в том же 1976 как обновление для TL430 с улучшенной точностью и стабильностью, и поэтому был назван как регулируемый прецизионный шунтирующий стабилизатор. В 1977 его анонсировали как один из будущих продуктов TI, а выпустили в продажу уже в 1978. Другим анонсом являлся TL432, который должен был бы называться «Компоновочный блок из таймера/стабилизатора/компаратора» и состоять из источника опорного напряжения, компаратора и транзисторного усилителя, согласно

. Но на момент выпуска TL432, план по предоставлению «компоновочных блоков» был забыт. TL432 превратился в аналог TL431 с другими расположением контактов для более удобной разводки плат (

).

3. Современные ATX блоки питания (

,

) зачастую содержат по три TL431. Один для обратной связи при резервном питании, второй для обратной связи в основной схеме питания, а третий берётся в качестве линейного регулятора для 3.3В выходного напряжения.

4. Интересно взглянуть на импульсные БП, которые не используют TL431. Более ранние модели использовали опорный стабилитрон в качестве источника опорного напряжения. Например, такое практиковалось в первых экземплярах блоков питания для Apple II (Astec AA11040), но вскорости в них сделали замену стабилитрона на TL431 —

. В Commodore CBM-II, модель B, применялось необычное решение — TL430 вместо TL431. Оригинальный блок питания для IBM PC использовал опорный стабилитрон (вместе с кучей операционных усилителей). Позднее БП для PC часто использовали ШИМ-контроллер

, который уже содержал источник опорного напряжения для вторичной цепи. Другие БП могли содержать

, уже включающий в себя два TL431.

В зарядных устройствах для телефонов обычно применяют TL431. Редко можно встретить дешёвую подделку этого элемента: проще взять опорный стабилитрон вместо него и сэкономить пару центов. Другим исключением могут являться такие зарядные устройства,

. В них реализована стабилизация в первичной цепи и не требуется совсем никакой обратной связи от выходного напряжения.

я описал это подробнее.

5. TL431 доступен в большем числе вариантов корпуса чем я думал. На двух фотографиях TL431 выполнен в «транзисторном» корпусе с тремя ножками (TO-92). На остальных фотографиях показан SMD-вариант в SOT23-3. TL431 также может быть в 4-контактном, 5-контактном, 6-контактном и 8-контактном SMD-корпусе (SOT-89, SOT23-5, SOT323-6, SO-8 или MSOP-8). Кроме того, его можно встретить в более крупном варианте TO-252 или даже в виде 8-контактного микросхемы (DIP-8). (

).

6. Более детальную информацию о том, как устроен в кремнии биполярный транзистор, можно найти много где.

даёт неплохой обзор об устройстве n-p-n транзистора. Презентация

очень детально описывает производство микросхем. Даже схемы с

очень интересны.

7. Возможно, вы гадаете, почему это идёт терминологическое разделение на коллектор и эмиттер, если в нашей простой схеме транзистора они абсолютно симметричны? Ведь оба подключаются к N-слою, чему там различаться? Но как можете видеть на фото кристалла, коллектор и эмиттер не только сильно отличаются по размеру, но и легирование проходит по-разному. Если поменять коллектор и эмиттер местами, по у транзистора будет очень

.

8. p-n-p транзисторы в TL431 имеют круговую структуру, которая их очень сильно отличает от n-p-n. Эта круговая структура проиллюстрирована в книге

от Hans Camenzind, автора таймера 555. Если вы хотите узнать больше о том, как работают аналоговые микросхемы, то я рекомендую эту книгу, в которой детально разъясняется этот вопрос с минимумом математики.

или

.

Кроме того, о структуре p-n-p транзисторов можно почитать в

. А книга

рассказывает о детальных моделях биполярных транзисторов и о том, как они имплементируются в микросхемах.

9. Транзисторы и резисторы на кристалле, который я исследовал, имеют совершенно другие характеристики по сравнению с теми, что публиковались ранее. Эти характеристики фундаментально задают работу стабилитрона с напряжением запрещённой зоны. Конкретно говоря, на предыдущих схемах R2 и R3 были в отношении 1 к 3, а у Q5 зона эмиттера была в два раза больше чем у Q4. Глядя на фото кристалла, я вижу что R2 и R3 имеют одинаковое сопротивление, а Q5 имеет зону эмиттера в 8 раз большую по сравнению с Q4. Исходя из таких отношений между характеристиками, мы получим другое ΔVbe. Для того чтобы компенсировать разницу между фактическими характеристиками и вычисленными, в прошлых схемах R1 и R4 так же были сделаны иными чем на кристалле. Я разъясню этот момент более подробно дальше в статье, но просто отмечу: Vref = 2*Vbe + (2*R1+R2)/R4 * ΔVbe должно быть около 2.5 вольт. Обратите внимание, важно не конкретное сопротивление резисторов, а именно их отношения. Как я писал ранее, это помогает нейтрализовать плохой допуск резисторов в микросхеме. На кристалле Q8 сформирован из двух параллельных транзисторов. Но я не могу понять, что стоит за этим странным решением. Я ожидал, что Q8 и Q9 будут идентичны, чтобы построить сбалансированный компаратор. Моя основная теория заключается в том, что это сделано для настройки опорного напряжения, чтобы оно достигало 2.5В. B. Engl предположил, что это могло помогать устройству лучше работать при низком напряжении.

10. Я не буду здесь углубляться в детали реализации стабилитрона с напряжением запрещённой зоны, разве упомяну что пусть его название и звучит как имя какого-то безумного квантового устройства, но, на самом деле, это просто пара транзисторов. Чтобы разобраться в том, как работает данный стабилитрон, можете поглядеть статью

за авторством Paul Brokaw, изобретателя

. Кроме того есть еще такая

.

11. В известном смысле, цепь бандгапа в TL431 работает в противоположном направлении, по сравнению с обычным бандгапом, который подводит к эмиттеру правильные напряжения, чтобы получить на выходе необходимое значение. TL431 же берёт опорное напряжение в качестве входного, а эмиттеры использует как входные сигналы для компаратора. Другими словами, в противоположность блок-схеме, внутри TL431 входной «ref» сигнал не сравнивается ни с каким стабильным опорным напряжением. Вместо этого, вход «ref» генерирует два сигнала для компаратара, которые совпадают если входное напряжение 2.5 вольта.

12. Существует много статей о TL431, но они все с уклоном в матан и ожидают от читателя каких-либо начальных знаний по теории автоматического управления, графикам Боде, и так далее.

— классическая статья от Christophe Basso и Petr Kadanka. Она объясняет работу TL431 в цепи компенсации обратной связи в действующих блоках питания. Книжка содержит детальные чертежи и описания внутреннего устройства элемента. Еще есть интересные статьи на

. В статье

от Ray Ridley, для Switching Power Magazine, содержится подробное объяснение того, как использовать TL431 в цепях обратной связи для БП и так же объясняется работа компенсатора. Можно обратить внимание на презентацию

от ON Semiconductor. Конечно же,

тоже содержит чертежи внутреннего устройства микросхемы. Странно, но сопротивления на этих чертежах отличаются от тех, что я получил, исследуя фото кристалла.

TL431 Распиновка, аналог, применение, приложения и другие подробности

TL431 — это трехконтактная ИС шунтирующего стабилизатора, сегодня мы собираемся обсудить распиновку TL431, эквивалент, использование, приложения и другие подробности о том, как и где использовать эту ИС.

• Изготавливается в ТО-92 и других мелких упаковках
• Регулируемое выходное напряжение от 2,5 до 36 В
• Выходной ток регулируется от 1 мА до 100 мА
• Температурная стабильность
• Низкая цена
• Подходит для использования в коммерческих устройствах

TL431 — это ИС с шунтирующим диодом-стабилизатором, доступная в корпусах TO-92 и других.Это трехконтактная ИС. Выходное напряжение можно регулировать от 2,5 В до 36 В с помощью резистивного делителя, подключенного к его опорному выводу или выводу 1. Более того, эта ИС может работать в диапазоне тока от 1 мА до 100 мА с типичным значением выходного импеданса 0,22 Ом. Он также способен обеспечить стабильную работу в широком диапазоне температур. Его можно использовать в качестве замены стабилитрона в самых разных приложениях, потому что он работает так же, как стабилитрон, с той лишь разницей, что его выход регулируется.

TL431 имеет множество применений в электронике, чаще всего он используется для контроля пониженного и повышенного напряжения, контроля оконного напряжения и т. Д., А также его можно найти в источниках питания в качестве источника опорного напряжения.

Посмотрев на внутреннюю блок-схему, показанную ниже, мы можем увидеть, что внутренняя схема микросхемы содержит NPN-транзистор на выходе, который смещается от операционного усилителя с точным напряжением 2,5 В.

Схемы компаратора напряжения

Зарядное устройство и схемы монитора

Применение солнечной энергии

Коммутационные цепи питания

KIA431, TL432, LM336Z5, TA76431S (TE6, F, M)

Для получения долгосрочной и стабильной работы с TL431 рекомендуется не управлять нагрузкой более 100 мА с ИС, не прикладывать к ИС более 36 В, всегда проверяйте распиновку перед размещением в цепи, это может привести к неправильному размещению ИС. при необратимом повреждении внутренней схемы ИС, и всегда работайте и храните ИС при температурах выше -65 по Цельсию и ниже +150 по Цельсию.

Чтобы загрузить техническое описание, просто скопируйте и вставьте приведенную ниже ссылку в свой браузер.

https://cdn.datasheetspdf.com/pdf-down/T/L/4/TL431_MotorolaInc.pdf

Отсутствует

TL431ASA-7 лист данных — Технические характеристики: Производитель: Diodes Inc.; RoHS: nbsp; подробности

MMSZ5221BS-7-F : стабилитроны 2,4 В 200 мВт. s: Производитель: Diodes Inc.; Категория продукта: Стабилитроны; RoHS: подробности; Напряжение стабилитрона: 2,4 В; Допуск напряжения: 5%; Ток стабилитрона: 10 мА; Рассеиваемая мощность: 200 мВт; Максимальный обратный ток утечки: 100 мкА; Максимальный импеданс стабилитрона: 30 Ом; Максимальная рабочая температура: + 150 C; Тип монтажа: SMD / SMT.

KSB1015YTU : Транзисторы биполярные (BJT) PNP Epitaxial Sil. s: Производитель: Fairchild Semiconductor; Категория продукта: Транзисторы биполярные (БЮТ); RoHS: подробности; Полярность транзистора: PNP; Напряжение коллектор-эмиттер VCEO Макс .: 60 В; Эмиттер-База Напряжение ВЭБО: — 7 В; Максимальный постоянный ток коллектора: 3 А; Коллектор постоянного тока / базовое усиление hfe мин .: 60; Максимальный рабочий.

MJE182STU : Биполярные транзисторы (BJT) NPN Epitaxial Sil. s: Производитель: Fairchild Semiconductor; Категория продукта: Транзисторы биполярные (БЮТ); RoHS: подробности; Полярность транзистора: NPN; Напряжение коллектор-эмиттер VCEO Макс .: 80 В; Напряжение эмиттер-база VEBO: 7 В; Максимальный постоянный ток коллектора: 3 А; Коллектор постоянного тока / базовое усиление hfe мин .: 50; Конфигурация: Одноместный.

MC9S08DZ128CLH : микроконтроллеры (MCU) 8 бит 128K FLS 2K EEP CA. s: Производитель: Freescale Semiconductor; Категория продукта: Микроконтроллеры (MCU); RoHS: подробности; Ядро: HCS08; Серия процессора: S08DZ; Ширина шины данных: 8 бит; Максимальная тактовая частота: 40 МГц; Размер программной памяти: 128 КБ; Размер ОЗУ для данных: 8 КБ; Встроенный АЦП: Да; Рабочее напряжение питания :.

MC908MR32VBE : микроконтроллеры (MCU) 8BIT MCU 32K FLASH EPP. s: Производитель: Freescale Semiconductor; Категория продукта: Микроконтроллеры (MCU); RoHS: подробности; Ядро: HC08; Серия процессора: HC08MR; Ширина шины данных: 8 бит; Максимальная тактовая частота: 8.2 МГц; Размер программной памяти: 32 КБ; Размер ОЗУ данных: 768 Б; Встроенный АЦП: Да; Упаковка / футляр: SPDIP; Монтаж.

IPP65R380E6 : МОП-транзистор N-CH 700 В, 10,6 А. В силовых транзисторах Infineon CoolMOS ™ используется революционная технология CoolMOS ™ для высоковольтных полевых МОП-транзисторов, разработанная по принципу суперперехода (SJ) и впервые разработанная Infineon Technologies. Силовые транзисторы CoolMOS ™ C6 и E6 сочетают в себе опыт ведущего поставщика полевых МОП-транзисторов SJ.

SST39WF400B-70-4C-B3KE : Flash 4M (256Kx16) 70 нс 1.8V Коммерческая. s: Производитель: Microchip; RoHS: подробности; Объем памяти: 4 Мбит; Тип синхронизации: асинхронный; Время доступа: 70 нс; Напряжение питания (макс.): 1,95 В; Напряжение питания (мин.): 1,65 В; Максимальный рабочий ток: 20 мА; Рабочая температура: + 70 С; Тип установки: SMD / SMT; Упаковка / футляр: TFBGA-48; Упаковка:.

74AUP1G14GW, 125 : Инверторы 1.8V SINGLE SCHMITT. s: Производитель: NXP; Категория продукта: Инверторы; RoHS: подробности; Количество цепей: 1; Семейство логики: 74AUP; Тип логики: CMOS; Выходной ток высокого уровня: — 4 мА; Выходной ток низкого уровня: 4 мА; Напряжение питания (макс.): 3.6 В; Напряжение питания (мин.): 0,8 В; Максимальная рабочая температура: + 125 C; Минимальная рабочая.

PMEG3002EJ, 115 : Шоттки (диоды и выпрямители) 30 В, 0,2 А, 2-контактный диод Шоттки. s: Производитель: NXP; RoHS: подробности; Продукт: диоды Шоттки; Пиковое обратное напряжение: 30 В; Постоянный ток в прямом направлении: 0,2 А; Максимальный импульсный ток: 2,75 А; Конфигурация: Одноместный; Время восстановления: 5 нс; Падение напряжения в прямом направлении: 0,48 В; Максимальный обратный ток утечки: 40 мкА; Операционная.

BT131W-600,135 : Симисторы TAPE13 TRIAC.s: Производитель: NXP; Категория продукта: Симисторы; RoHS: подробности; Номинальное повторяющееся напряжение в закрытом состоянии VDRM: 600 В; Ток утечки в закрытом состоянии @ VDRM IDRM: 0,1 мА; Напряжение срабатывания затвора (Vgt): 1,5 В; Ток срабатывания затвора (Igt): 7 мА; Ток удержания (Ih Max): 5 мА; Падение напряжения в прямом направлении: 1,5 В; Тип установки: SMD / SMT; Упаковка.

RSD200N10TL : MOSFET Nch; 20Вт; 100В; 20А. s: Производитель: ROHM Semiconductor; Категория продукта: MOSFET; RoHS: подробности; Полярность транзистора: N-канал; Напряжение пробоя сток-исток: 100 В; Постоянный ток утечки: 20 А; Тип установки: SMD / SMT; Упаковка / корпус: CPT3; Упаковка: Катушка; Рассеиваемая мощность: 20 Вт.

2SD1767T100Q : Транзисторы биполярные (BJT) NPN 80V 0.7A. s: Производитель: ROHM Semiconductor; Категория продукта: Транзисторы биполярные (БЮТ); RoHS: подробности; Полярность транзистора: NPN; Напряжение коллектор-эмиттер VCEO Макс .: 80 В; Напряжение эмиттер-база VEBO: 5 В; Максимальный постоянный ток коллектора: 1 А; Коллектор постоянного тока / базовое усиление hfe Мин .: 120; Конфигурация: Одноместный; Максимум.

Si8441BB-D-IS1 : ИС интерфейса изолятора QuadCh 2.5kV Isolatr 150M 3/1. s: Производитель: Silicon Laboratories; Категория продукта: ИС интерфейса изолятора; RoHS: подробности; Количество каналов: 4; Время задержки распространения: 6 нс; Напряжение питания (макс.): 5.5 В; Напряжение питания (мин.): 2,7 В; Ток питания: 6 мА; Максимальная рабочая температура: + 125 C; Тип установки:.

CDBFN140-HF : Диоды и выпрямители Шоттки VR = 40V, IO = 1A. Comchip CDBFN1x0 1.0 Amp SMD Schottky Barrier Rectifier построен с отличным рассеиванием мощности в низкопрофильном литом пластиковом корпусе SOD-323, который разработан для оптимизации места на плате. Устройство имеет повторяющееся пиковое обратное напряжение 40 В и прямой выпрямленный ток 1,0 ампер. включить малую мощность.

RF4E110GNTR : MOSFET 4,5 В, привод Nch MOSFET. МОП-транзисторы средней мощности ROHM представляют собой устройства с низким сопротивлением в открытом состоянии, которые можно использовать в широком спектре приложений. Они имеют широкую линейку компактных, мощных и сложных типов для удовлетворения различных потребностей. Они поставляются в мощных небольших корпусах пресс-форм и обычно применяются в преобразователях постоянного тока в постоянный и переключателях нагрузки. s: Производитель :.

TPS630252YFFR : Регуляторы напряжения — импульсные регуляторы понижающего повышающего преобразователя.Одноиндукторные пониженно-повышающие преобразователи Texas Instruments TPS63025x — это высокоэффективные преобразователи с низким током покоя, подходящие для приложений, в которых входное напряжение выше или ниже выходного. Выходные токи могут достигать 2А в повышающем режиме и до 4А в понижающем режиме.

MKL05Z32VLC4 : Микроконтроллеры ARM — ядро ​​MCU ARM M0 +, 32KFlash. Микроконтроллеры NXP Kinetis L сочетают в себе исключительную энергоэффективность и простоту использования нового процессора ARM Cortex-M0 + с производительностью, набором периферийных устройств, возможностями и масштабируемостью портфеля 32-битных микроконтроллеров Kinetis.Серия Kinetis L освобождает критически важные схемы от ограничений 8- и 16-битных микроконтроллеров за счет комбинирования.

PIC16LF15355-E / MV : 8-битные микроконтроллеры — MCU 14KB, 512B RAM, 4xPWMs, Comparator, DAC, ADC, CWG, 2xEUSART, SPI / I2C. Microchip Technology PIC16LF15355 8-битные микроконтроллеры оснащены такими важными периферийными устройствами, как интеллектуальный аналоговый, независимые от ядра периферийные устройства (CIP) и связь в сочетании с eXtreme Low-Power (XLP) для широкого спектра приложений с низким энергопотреблением. Модель PIC16LF15355.

% PDF-1.4 % 23 0 объект > эндобдж xref 23 84 0000000016 00000 н. 0000002390 00000 н. 0000002471 00000 н. 0000002651 00000 н. 0000003209 00000 н. 0000003252 00000 н. 0000003680 00000 н. 0000003724 00000 н. 0000003801 00000 п. 0000003846 00000 н. 0000003891 00000 н. 0000003936 00000 н. 0000003980 00000 н. 0000004232 00000 н. 0000004267 00000 н. 0000004312 00000 н. 0000005689 00000 н. 0000005824 00000 н. 0000006406 00000 н. 0000006693 00000 н. 0000007000 00000 н. 0000007135 00000 н. 0000007389 00000 н. 0000008817 00000 н. 0000010073 00000 п. 0000010197 00000 п. 0000010327 00000 п. 0000010464 00000 п. 0000010712 00000 п. 0000011225 00000 п. 0000011523 00000 п. 0000011810 00000 п. 0000013261 00000 п. 0000014718 00000 п. 0000015886 00000 п. 0000016364 00000 п. 0000016586 00000 п. 0000018121 00000 п. 0000024829 00000 п. 0000028501 00000 п. 0000052923 00000 п. 0000059607 00000 п. 0000067231 00000 п. 0000074845 00000 п. 0000076111 00000 п. 0000078804 00000 п. 0000079032 00000 п. 0000079242 00000 п. 0000087704 00000 п. 0000106815 00000 н. 0000106948 00000 н. 0000114883 00000 н. 0000133827 00000 н. 0000142641 00000 п. 0000142888 00000 н. 0000143099 00000 н. 0000143324 00000 н. 0000164386 00000 н. 0000225022 00000 н. 0000225272 00000 н. 0000225484 00000 н. 0000225735 00000 н. 0000225988 00000 н. 0000226041 00000 н. 0000226218 00000 н. 0000226389 00000 н. 0000245474 00000 н. 0000245790 00000 н. 0000246178 00000 н. 0000246408 00000 н. 0000246752 00000 н. 0000248723 00000 н. 0000250693 00000 п. 0000266390 00000 н. 0000267122 00000 н. 0000267288 00000 н. 0000267493 00000 п. 0000268163 00000 п. 0000272216 00000 н. 0000272512 00000 н. 0000272884 00000 н. 0000276181 00000 н. 0000276423 00000 н. 0000001976 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 106 0 объект > поток xb«e`d`g`0eb @

tl431% 20 Эквивалентный лист данных и примечания по применению

Управляемый стабилитрон 3431.Описание регулируемого стабилитрона TL431

Выпуск интегральной микросхемы начался в далеком 1978 году и продолжается по сей день. Микросхема позволяет изготавливать различные типы сигнально-зарядных устройств для повседневного использования. Микросхема tl431 широко применяется в бытовой технике: мониторах, магнитофонах, планшетах. TL431 — это разновидность программируемого регулятора напряжения.

Схема подключения и принцип работы

Принцип работы довольно простой. Стабилизатор имеет постоянное опорное напряжение , и если подаваемое напряжение меньше этого номинала, то транзистор закроется и не допустит прохождения тока. Это хорошо видно на следующей диаграмме.

Если это значение превышено, регулируемый стабилитрон откроет транзистор P-N перехода, и ток будет течь дальше к диоду, от плюса к минусу. Выходное напряжение будет постоянным. Соответственно, если ток упадет ниже опорного напряжения, управляемый операционный усилитель закроется.

Распиновка и технические параметры

Операционный усилитель доступен в различных корпусах. Изначально это был корпус ТО-92, но со временем на смену ему пришла более новая версия СОТ-23. Ниже представлена ​​распиновка и типы корпусов, начиная от самого «древнего» и заканчивая обновленной версией.

На рисунке видно, что распиновка tl431 различается в зависимости от типа корпуса. У ТЛ431 есть отечественные аналоги КР142ЕН19А, КР142ЕН19А. Также есть зарубежные аналоги tl431: КА431АЗ, КИА431, LM431BCM, AS431, 3с1265р, которые ничем не уступают отечественной версии.

Спецификация TL431

Этот операционный усилитель работает от 2,5 В до 36 В. Рабочий ток усилителя колеблется от 1А до 100 мА, но есть один важный нюанс: если требуется стабильность в работе стабилизатора, то сила тока на входе не должна опускаться ниже 5 мА. Tl431 имеет значение опорного напряжения , которое определяется шестой буквой в маркировке:

• Если буквы нет, то точность — 2%.
• Буква А в маркировке означает — точность 1%.
• Буква B говорит о точности 0,5%.

Более развернутые технические характеристики показаны на рис. 4

В описании tl431A вы можете видеть, что значение тока довольно мало и составляет заявленные 100 мА, а количество мощности, рассеиваемой этими корпусами, не превышает сотен. милливатт. Этого недостаточно. Если приходится работать с более серьезными токами, то правильнее будет использовать мощные транзисторы с улучшенными параметрами.

Проверка стабилизатора

Сразу возникает уместный вопрос, а как проверить tl431 мультиметром … Как показывает практика, одним мультиметром проверить не получится. Чтобы проверить tl431 с помощью мультиметра, необходимо собрать схему. Для этого вам потребуются: три резистора (один из них подстроечный), светодиод или лампочка, источник постоянного тока 5В.

Резистор R3 должен быть выбран таким образом, чтобы он ограничивал ток в цепи питания до 20 мА.Его номинал примерно 100 Ом. Резисторы R2 и R3 действуют как балансир. Как только на управляющем электроде появится напряжение 2,5 В, переход светодиода откроется и напряжение пойдет через него. Преимущество этой схемы в том, что светодиод действует как индикатор.

Источник постоянного тока — 5В фиксированный, а управлять микросхемой tl431 можно с помощью переменного резистора R2. Когда на микросхему не подается питание, диод не загорается. После изменения сопротивления триммером загорается светодиод.После этого мультиметр необходимо включить в режим измерения постоянного тока и измерить напряжение на управляющем выходе, которое должно быть 2,5. Если напряжение присутствует и светодиод горит, то элемент можно считать исправным.

На базе операционного усилителя tl431 можно создать простой стабилизатор. Для создания желаемого значения U необходимы три резистора. Необходимо рассчитать номинальное значение запрограммированного напряжения стабилизатора. Расчет можно произвести по формуле: Uout = Vref (1 + R1 / R2).По формуле U на выходе зависит от значения R1 и R2. Чем выше сопротивление R1 и R2, тем ниже напряжение выходного каскада. Получив номинальное R2, значение R1 можно рассчитать следующим образом: R1 = R2 (Uout / Vref — 1). Регулируемый стабилизатор можно включить тремя способами.

Необходимо учесть важный нюанс: сопротивление R3 можно рассчитать по формуле, по которой рассчитывалось номинальное значение R2 и R2.Полярный или неполярный электролит не следует устанавливать в выходной каскад, чтобы избежать шума на выходе.

Зарядное устройство для мобильного телефона

Стабилизатор можно использовать как своего рода ограничитель тока. Это свойство пригодится в зарядных устройствах мобильных телефонов.

Если напряжение на выходном каскаде не достигает 4,2 В, ток в цепях питания ограничивается. После достижения заявленных 4,2 В стабилизатор снижает значение напряжения — следовательно, значение тока также падает.Элементы схемы VT1, VT2 и R1-R3 отвечают за ограничение величины тока в цепи. Сопротивление R1 шунтирует VT1. После превышения 0,6 В элемент VT1 открывается и постепенно ограничивает подачу напряжения на биполярный транзистор VT2.

На базе транзистора VT3 значение тока резко снижается. Переходы постепенно закрываются. Напряжение падает, что приводит к падению силы тока. Как только U приближается к 4,2 В, регулятор tl431 начинает снижать свое значение на выходных каскадах устройства, и заряд прекращается. Для изготовления устройства необходимо использовать следующий набор элементов:

Необходимо convert Особое внимание к транзистору az431 … Для равномерного снижения напряжения на выходных каскадах желательно поставить транзистор az431, Паспорт биполярного транзистора можно увидеть в таблице.

Именно этот транзистор плавно снижает напряжение и ток. Вольт-амперные характеристики этого элемента хорошо подходят для решения поставленной задачи.

Операционный усилитель TL431 — многофункциональный элемент, позволяющий проектировать различные устройства: мобильные телефоны, системы охранной сигнализации и многое другое. Как показывает практика, операционный усилитель имеет хорошие характеристики и не уступает зарубежным аналогам.

TL 431 — это программируемый регулятор напряжения байпаса. Хотя эту интегральную схему начали производить в конце 70-х годов, она до сих пор не сдает своих позиций на рынке и пользуется популярностью среди радиолюбителей и крупных производителей электрооборудования.На плате этого программируемого стабилизатора есть фоторезистор, датчик измерения сопротивления и термистор. TL 431 широко используется в самых разных бытовых электроприборах и промышленном оборудовании. Чаще всего этот встроенный стабилитрон можно встретить в источниках питания компьютеров, телевизоров, принтеров и зарядных устройствах для литий-ионных аккумуляторов телефонов.

TL 431 встроенный стабилитрон

Основные характеристики программируемого источника опорного напряжения TL 431

• Номинальное рабочее напряжение на выходе из 2.От 5 до 36 В;
• Выходной ток до 100 мА;
• Мощность 0,2 Вт;
• Диапазон рабочих температур TL 431C от 0 ° до 70 °;
• Диапазон рабочих температур TL 431A составляет от -40 ° до + 85 °.

Точность интегральной схемы TL 431 обозначается шестой буквой в обозначении:

• Точность без буквы — 2%;
• Буква А — 1%;
• Буква Б — 0,5%.

Широкое распространение обусловлено невысокой ценой, универсальным форм-фактором, надежностью и хорошей устойчивостью к агрессивным факторам окружающей среды.Но также следует отметить точность этого регулятора напряжения. Это позволило ему занять нишу в устройствах микроэлектроники.

Основное назначение TL 431 — стабилизация опорного напряжения в цепи … При условии, что напряжение на входе источника ниже номинального опорного напряжения, транзистор в программируемом модуле будет закрыт и ток прохождение между катодом и анодом не превышает 1 мА. В случае, когда выходное напряжение превысит запрограммированный уровень, транзистор откроется и электричество сможет беспрепятственно пройти от катода к аноду.

Схема подключения TL 431

В зависимости от рабочего напряжения устройства схема подключения будет состоять из одноступенчатого преобразователя и расширителя (для устройств на 2,48 В) или модулятора малой мощности (для устройств на 3,3 В). А также для снижения риска короткого замыкания в цепи устанавливается предохранитель, обычно за стабилитроном. На физическое соединение влияют форм-фактор устройства, в котором будет размещаться схема TL 431, и условия окружающей среды (в основном температура).

Стабилизатор на базе TL 431

Самым простым стабилизатором на базе TL 431 является параметрический стабилизатор. Для этого нужно включить в схему два резистора R 1, R 2, с помощью которых можно выставить выходное напряжение для TL 431 по формуле: U out = Vref (1 + R 1 / R 2). Как видно из формулы, здесь выходное напряжение будет прямо пропорционально отношению R 1 к R 2. Интегральная схема будет поддерживать напряжение на уровне 2,5 В. Для резистора R 1 выходное значение рассчитывается следующим образом. : R 1 = R 2 (U out / Vref — один).

Эта схема регулятора обычно используется в источниках питания с фиксированным или регулируемым напряжением … Такие регуляторы напряжения на TL 431 можно найти в принтерах, плоттерах и промышленных источниках питания. Если вам нужно рассчитать напряжение для фиксированных блоков питания, то воспользуемся формулой Vo = (1 + R 1 / R 2) Vref.

Реле времени

Высокоточные характеристики TL 431 позволяют использовать его не совсем по «прямому» назначению. Благодаря тому, что входной ток этого регулируемого стабилизатора составляет от 2 до 4 мкА, то с помощью этой микросхемы можно собрать реле времени.Роль таймера в нем будет играть R1, который начнет постепенно заряжаться после размыкания контактов S 1 C 1. Когда напряжение на выходе стабилизатора достигнет 2,5 В, транзистор DA1 будет открыт, появится ток протечет через светодиоды оптопары PC 817, и открытый фоторезистор замкнет цепь.

Термостабильный стабилизатор на базе TL 431

Технические характеристики TL 431 позволяют создавать на его основе термостабильные стабилизаторы тока. … В котором резистор R2 действует как шунт обратной связи, на нем постоянно поддерживается значение 2,5 В. В результате значение тока на нагрузке будет рассчитано по формуле In = 2,5 / R2.

Распиновка и проверка работоспособности TL 431

Форм-фактор и распиновка TL 431 зависят от производителя. Есть варианты в старом ТО-92 и новом СОТ-23 пакетах. Не забываем и об отечественном аналоге: КР142ЕН19А также широко распространен на рынке.В большинстве случаев распиновка наносится прямо на плату. Однако не все производители делают это, и в некоторых случаях вам придется искать информацию о контактах в паспорте конкретного устройства.

TL 431 представляет собой интегральную схему и состоит из 10 транзисторов. Из-за этого проверить мультиметром невозможно. Для проверки целостности микросхемы TL 431 нужно использовать тестовую схему. Конечно, часто нет смысла искать перегоревший элемент и проще заменить всю схему.

Расчетные программы для TL 431

В Интернете есть множество сайтов, где можно скачать программы-калькуляторы для расчета параметров напряжения и тока. В них могут быть указаны типы резисторов, конденсаторов, микросхем и других компонентов схемы. Калькуляторы TL 431 тоже в сети , по функционалу они уступают установленным программам, но если вам нужен только ввод / вывод и максимальные значения схемы, то они справятся с этой задачей.

Сразу оговорюсь, что эта статья не панацея. Для некоторых это может не сработать.

Сначала я расскажу о TL431 и о том, что он делает. TL431 — это управляемый стабилитрон, с помощью которого можно получать стабилизированные напряжения в широком диапазоне от 2,5 до 36 вольт. Используя эту микросхему, можно сделать источник опорного напряжения для блоков питания, а также для различных измерительных схем.

Рисунок взят из технического описания ON Semiconductor

Ниже представлены два варианта даташита на эту микросхему.

1. Техническое описание ON Semiconductor https://www.onsemi.com/pub/Collateral/TL431-D.PDF
Техническое описание
2. Texas Instruments http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431.pdf

Распиновка этой микросхемы лучше всего отображена в даташите ON Semiconductor.

Одна маленькая деталь, найденная в техническом описании Texas Instruments

На всех рисунках одна надпись «вид сверху», что переводится как «вид сверху». Если невнимательно взглянуть на даташит, не зная, что он означает, можно неправильно распаять его на плате.

В одной из своих схем я использовал микросхему TL431, и она оказалась неисправной. Поискав по форумам, нашел способ протестировать эту микросхему. И кое-где видел, как эта микросхема называется мультиметром, но, увы, все это не так. Я тоже сначала пробовал проверить мультиметром, но это событие сразу отложил в сторону. И решил попробовать проверить с помощью универсального тестера компонентов, который ранее был куплен на алиэкспресс.

Во время проверки сделал таблицу.Сначала я проверил его в двухпортовом режиме (если в таблице показаны два контакта, вам просто нужно объединить оба контакта вместе).

Результаты замера первого экземпляра

Измерение 1 — REF; 2 — катод.

Измерение 1 — анод; 2 — катод.

Измерение 1 — REF, катод; 2 — анод.

Измерение 1 — REF; 2 — катод, анод.

Измерение 1 — REF, 2 — анод, 3 — катод.

Результаты замера второго экземпляра.

Разница небольшая. Глядя на стол, вы замечаете определенную закономерность. Например, на линии 4 это фактически рабочий режим TL431 для получения 2,5 вольт. Но самое интересное — это режим измерения в трехполюсном режиме. В одном случае он определяется как транзистор, а во втором — как недостающая деталь. Самое интересное в случае, когда транзистор определен: определен транзистор структуры NPN, вывод REF определен как эмиттер, анод как база, а катод как коллектор.Между REF и катодом диод является катодом, который направлен к катоду.

На основании этих данных уже можно судить, исправлена ​​микросхема или нет, а также определить распиновку.

Добрый день, друзья!

Сегодня мы познакомимся с еще одним аппаратным обеспечением, которое используется в компьютерной технике. Используется не так часто, как, скажем, или, но тоже заслуживает внимания .

Что такое опорное напряжение TL431?

В блоках питания персональных компьютеров можно встретить микросхему источника опорного напряжения (ИОН) TL431.

Можно представить его как регулируемый стабилитрон.

Но это именно микросхема, так как в ней размещено более десятка транзисторов, не считая других элементов.

Стабилитрон — это такая вещь, которая поддерживает (стремится поддерживать) постоянное напряжение на нагрузке. «Почему это необходимо?» — ты спрашиваешь.

Дело в том, что микросхемы, составляющие компьютер — и большие, и маленькие — могут работать только в определенном (не очень большом) диапазоне питающих напряжений.Если диапазон превышен, очень вероятен их выход из строя.

Следовательно, в (не только компьютере) схемы и компоненты используются для стабилизации напряжения.

При определенном диапазоне напряжений между анодом и катодом (и определенном диапазоне катодных токов) микросхема обеспечивает на своем выходе эталонное напряжение 2,5 В относительно анода.

С помощью внешних цепей (резисторов) можно изменять напряжение между анодом и катодом в довольно широком диапазоне — от 2.От 5 до 36 В.

Таким образом, нам не нужно искать стабилитроны на определенное напряжение! Можно просто изменить номиналы резисторов и получить нужный нам уровень напряжения.

В компьютерных блоках питания имеется резервный источник напряжения + 5VSB.

Если вилка блока питания вставлена ​​в розетку, она присутствует на одном из контактов основного разъема питания — даже если компьютер не включен.

В этом случае некоторые компоненты материнской платы компьютера находятся под этим напряжением..

Именно с его помощью запускается основная часть БП — по сигналу с материнской платы. Микросхема TL431 часто участвует в формировании этого напряжения.

При выходе из строя значение напряжения режима ожидания может отличаться — и довольно сильно — от номинального значения.

Чем это может нам угрожать?

Если напряжение + 5VSB больше необходимого, компьютер может зависнуть, так как некоторые микросхемы материнской платы питаются от повышенного напряжения.

Иногда такое поведение компьютера вводит в заблуждение неопытного мастера по ремонту. Ведь он измерил основные напряжения питания блока питания +3,3 В, +5 В, +12 В — и увидел, что они в пределах допуска.

Он начинает копать где-нибудь в другом месте и тратит много времени на устранение неполадок. И просто нужно было измерить напряжение дежурного источника!

Напомним, что напряжение + 5VSB должно быть в пределах 5% от допуска, то есть находиться в диапазоне 4,75 — 5,25 В.

Если напряжение резервного источника меньше необходимого, компьютер может вообще не запуститься .

Как проверить TL431?

Невозможно «прозвонить» эту микросхему как штатный стабилитрон.

Чтобы убедиться, что он работает правильно, вам нужно собрать небольшую схему для тестирования.

В этом случае выходное напряжение в первом приближении описывается формулой

Vo = (1 + R2 / R3) * Vref (см. Техническое описание *), где Vref — опорное напряжение, равное 2.5 В.

Когда кнопка S1 замкнута, выходное напряжение будет 2,5 В (опорное напряжение), при отпускании — 5 В.

Таким образом, нажав и отпустив кнопку S1 и измерив сигнал на выходе схемы, можно убедиться, что микросхема исправна (или неисправна).

Тестовая схема может быть выполнена в виде отдельного модуля с использованием 16-контактного 2,5-миллиметрового DIP-разъема. Электропитание и измерительные провода тестера подключаются к выходным клеммам модуля.

Для проверки микросхемы нужно вставить ее в разъем, нажать кнопку и посмотреть на дисплей тестера.

Если микросхема не вставлена ​​в разъем, выходное напряжение будет примерно 10 В.

Вот и все! Просто, не правда ли?

* Datasheet — это паспорта электронных компонентов. Их можно найти с помощью поисковой системы в Интернете.

С вами был Виктор Геронда. Увидимся в блоге!

Мне нужен был недорогой источник опорного напряжения.Полистав каталоги, остановил свой выбор на микросхеме TL431 за 20 руб. Сейчас я расскажу, что это за насекомое и как им пользоваться.

TL431 — это так называемый программируемый стабилитрон. Он используется в качестве источника опорного напряжения и источника питания для маломощных цепей. Выпускается несколькими производителями и в разных упаковках, мне достался от Texas Instruments в пакете SOT23.

Технические характеристики:

Выходное напряжение от 2,5 до 36 В
— рабочий ток от 1 до 100 мА
— выходное сопротивление 0.2 Ом
— точность 0,5%, 1% и 2%

Имеет три вывода. Два вроде стандартного стабилитрона — анод и катод. И вывод опорного напряжения, который подключается к катоду или средней точке делителя напряжения. На зарубежных схемах он обозначается так:

Минимальная проводка требует одного резистора и обеспечивает опорное напряжение 2,5 В.

Резистор в этой цепи рассчитывается по следующей формуле:

, где Ist — ток TL431, а Il — ток нагрузки.Входной ток эталонного вывода не учитывается, так как он составляет ~ 2 мкА.

На полной схеме подключения к TL431 добавлены еще два резистора, но в этом случае может быть получено произвольное выходное напряжение.

Значения резисторов делителя напряжения и выходное напряжение TL431 связаны следующим соотношением:

, где Uref = 2,5 В, Iref = 2 мкА. Это типичные значения, они имеют определенный диапазон (см. Таблицу).

Если вы установите номинал одного из резисторов и выходное напряжение, то вы можете рассчитать номинал второго резистора.

А зная выходное напряжение и входной ток, можно рассчитать номинал резистора R1:

, где Iin — входной ток схемы, который является суммой рабочего тока TL431, тока делителя напряжения и тока нагрузки.

Если для получения опорного напряжения используется TL431, то резисторы R2 и R3 нужно брать с точностью до 1% из серии E96.

Исходные данные

Входное напряжение Uin = 9 В
Требуемое выходное напряжение Uout = 5 В
Ток нагрузки Il = 10 мА

Данные из таблицы:

Ist = 1..100 мА
Iref = 2 мкА
Uref = 2.495V

Расчет

Выставляем номинал резистора R2. Максимальное значение этого резистора ограничено током Iref = 2 мкА. Если мы примем номинал резистора R2 равным единицам / десяткам кОм, то этого будет достаточно. Пусть R2 = 10 кОм.

Поскольку TL431 используется в качестве источника питания, высокая точность здесь не требуется, и членом Iref * R2 можно пренебречь.

Округленное значение R3 составляет 10 кОм.

Ток делителя напряжения Uвых / (R1 + R2) = 5/20000 = 250 мкА.

TL431 ток может быть от 1 до 100 мА. Если взять ток Ist> 2 мА, то током делителя можно пренебречь.

Тогда входной ток будет равен Iin = Ist + Il = 2 + 10 = 12 мА.

И номинальное значение R1 = (Uin — Uout) / Iin = (9-5) / 0,012 = 333 Ом. Округлите до 300.

Мощность, рассеиваемая на резисторе R1, составляет (9 — 5) * 0,012 = 0,05 Вт. На других резисторах она будет еще меньше.

R1 = 300 Ом
R2 = 10 кОм
R3 = 10 кОм

Примерно так, без учета нюансов.

Если использовать TL431 и поставить на выход конденсатор, микросхема может «гудеть». Вместо уменьшения выходного шума на катоде будет появляться периодический пилообразный сигнал в несколько милливольт.

Емкость нагрузки, при которой TL431 ведет себя стабильно, зависит от катодного тока и выходного напряжения. Возможные значения емкости показаны на картинке из даташита. Стабильные регионы — это те, которые находятся вне графиков.

Программируемый шунтирующий регулятор TL431A — QuartzComponents

TL431 — трехконтактный регулируемый шунтирующий регулятор, который широко используется в электронике. Поскольку это устройство с тремя выводами и выглядит в точности как транзистор, оно также требует меньше места на печатной плате.Он имеет три контакта: анод, катод и опорный штифт. Для точной стабильности шунта ток на выводе катода должен оставаться> 1 мА. Контактный вывод Reference или Adjust используется для установки опорного напряжения с помощью делителей напряжения.

Преимущества TL431 перед стабилитроном заключается в том, что выходное напряжение может быть установлено на любое значение от его опорного напряжения (приблизительно 2,5 В) до максимального 36 В и требует только двух внешних резисторов. Активная выходная схема — еще одно преимущество, которое обеспечивает очень резкую характеристику включения там, где стабилитроны выходят из строя во многих приложениях, например, при регулировании на плате, регулируемых источниках питания и импульсных источниках питания.

Вкратце, TL431 можно использовать в качестве единственного источника опорного напряжения, усилителя ошибки, компаратора фиксатора напряжения со встроенным опорным сигналом.

Распиновка TL431:

В упаковке

1x Программируемый шунтирующий регулятор TL431A

TL431 Технические характеристики:

• Регулируемое выходное напряжение VREF (2,5 В) — 36 В
• Эксплуатация От −40 ° C до 125 ° C
• 0.Типичное выходное сопротивление 2 Ом
• Допустимый ток потребления: от 1 мА до 100 мА

TL431 Приложения:

• Стабилитрон Замена
• Регулируемое напряжение и ток, привязка
• Регулировка вторичной стороны в обратном источнике питания
• Контроль напряжения
• Компаратор
• В качестве генератора опорного напряжения

TL431 Размеры и занимаемая площадь:

Примеры проектов на TL431:

Генератор постоянного тока, 100 мА

Дополнительные ресурсы:

TL431 Datasheet

TL431 — трехконтактный регулируемый шунтирующий стабилизатор, широко используемый в электронике.Поскольку это устройство с тремя выводами и выглядит в точности как транзистор, оно также требует меньше места на печатной плате. Он имеет три контакта: анод, катод и опорный штифт. Для точной стабильности шунта ток на выводе катода должен оставаться> 1 мА. Контактный вывод Reference или Adjust используется для установки опорного напряжения с помощью делителей напряжения.

Преимущества TL431 перед стабилитроном заключается в том, что выходное напряжение может быть установлено на любое значение от его опорного напряжения (приблизительно 2,5 В) до максимального 36 В и требует только двух внешних резисторов.Активная выходная схема — еще одно преимущество, которое обеспечивает очень резкую характеристику включения там, где стабилитроны выходят из строя во многих приложениях, например, при регулировании на плате, регулируемых источниках питания и импульсных источниках питания.

Вкратце, TL431 можно использовать в качестве единственного источника опорного напряжения, усилителя ошибки, компаратора фиксатора напряжения со встроенным опорным сигналом.

Распиновка TL431:

В упаковке

1x Программируемый шунтирующий регулятор TL431A

TL431 Технические характеристики:

• Регулируемое выходное напряжение VREF (2.

  No related posts.