TL431 ha una "tensione di interruzione" di per sé?


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Voglio ottenere un riferimento stabile a 3 V da un'alimentazione di + 3,3 V ± 5% (quindi può scendere fino a 3.135 V e fino a 3.465 V).

So che TL431 è un regolatore shunt / zener, quindi in realtà non ha una tensione di interruzione, ma probabilmente c'è qualche punto sopra 3V a cui non può mantenere l'uscita 3V. Quello che voglio sapere è che un tipico TL431 sarà in grado di gestirlo?

La mia configurazione del circuito è di seguito:

         115R
+3.3V-+-/\/\/\---+----------+-------+-- 3V out
      |          |          |       |
     --- 100n    /          |      --- 4.7u
     --- 16V     \ 634R     |      --- 10V
      |          /       ___|__|    |
     ---         |       | / \     ---
      -          +--------/___\     -
                 |          |
                 /          |
                 \ 3.16k    |
                 /          |
                 |          |
                ---        ---
                 -          -

Risposte:


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Non esiste alcuna tensione di interruzione in quanto tale. La tensione di riferimento è di 2,5 V e funzionerà felicemente a 2,5 V se si cortocircuita il pin di riferimento al catodo. La specifica importante da considerare è la corrente di shunt.

È necessario assicurarsi che vi sia una polarizzazione di almeno 1 mA nel dispositivo. (Basato sulla scheda tecnica TI.) Dal tuo circuito, con 115R e una caduta di tensione minima di 3.135 - 3 = 0.135 finirai con una corrente di shunt di 0.135 / 115 = 1.1 mA. Tuttavia, il partitore di tensione che ha un resistore totale di circa 3,7 kR utilizzerà quasi 1 mA stesso, senza lasciare abbastanza per TL431. Devi anche aggiungere la corrente che carichi verrà utilizzata, ma se si tratta di un'impendenza elevata - diciamo in un amplificatore operazionale - non dovrebbe essere un problema.

Puoi risolverlo aumentando il valore dei resistori del partitore di tensione. Supponiamo che li moltiplichiamo per dieci, per ottenere 6,34 k e 31,6 k. La corrente massima in ingresso al pin di riferimento è dichiarata come 4 uA, che potrebbe iniziare a darti alcuni errori nel set point (a seconda di quanto ti aspetti che il Vout sia preciso). L'errore peggiore sarà di circa 4uA * 6,34 k o 25 mV.

L'ultima cosa che devi considerare sarà la massima corrente di shunt. Quando la tensione di ingresso è al suo valore massimo, la resistenza 115R avrà 0,465 V attraverso di essa. Ciò significa che la corrente di shunt (incluso il divisore di tensione e il carico) sarà 0,465 / 115 = 40 mA. Fortunatamente questo rientra nel massimo di 100 mA del 431.

Poiché siamo ancora molto al di sotto della massima corrente di shunt, potresti prendere in considerazione la riduzione del resistore in serie - diciamo anche 56R. Ciò contribuirà a saturare la minima corrente di shunt senza modificare il divisore di tensione e rimanere comunque al di sotto della massima corrente di shunt con la tensione di ingresso al massimo. A una corrente più elevata dovrai anche controllare la dissipazione di potenza. 100 mA * 3 V fornisce una potenza massima di 300mW. Per alcuni piccoli pacchetti smd che stanno diventando un po 'troppo alti.

Il problema di base che cerca di ottimizzare il circuito così com'è, deriva dal fatto che la tensione attraverso la resistenza di serie è troppo bassa e qualsiasi variazione nella tensione di alimentazione rappresenta una grande variazione attraverso la resistenza di serie.

Se non puoi (come suggerito nei commenti) permettersi di sprecare la corrente, potrebbe essere necessario considerare un approccio diverso. O un regolatore di serie (sarà duro con solo una tensione di caduta di 100 mV), riduci la tensione di riferimento o aumenta la tensione di alimentazione al resistore serie.


Hmm, questa configurazione è stata raccomandata dalla calcolatrice di TI ...
Thomas O

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Vorrei evitare di sprecare 100 mA solo nel TL431, c'è un modo per sprecare dire solo 10-20 mA con la stessa uscita? L'uscita 3V è ad alta impedenza, è un Vref per un ADC.
Thomas O

4
Clint, 1up per questa ottima risposta. Solo una piccola cosa: la dissipazione di potenza nel TL431 deve essere presa nel calcolo tanto quanto la corrente nell'uscita del 431 ("Cathode").
zebonaut,

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Inoltre, tieni presente che TL431 ha una corrente di assorbimento massima, oltre la quale la tensione non sarà più regolata (e il dispositivo potrebbe essere danneggiato). Con 3.3V e 115R non sarai vicino a questo.

Si raccomanda inoltre generalmente di avere un piccolo condensatore dal catodo all'anodo, per motivi di stabilità. (431s possono e fanno oscillare). L'intervallo "sicuro" del condensatore dipende dal setpoint ed è generalmente specificato nella scheda tecnica. Consiglierei qualcosa da 1nF a 10nF e verificherei che l'output non sia un dente di sega.

Si noti che non tutti i produttori hanno le curve della regione di stabilità, ma è stata la mia esperienza che le curve nel foglio dati LM431 di National Instruments sono valide per i regolatori 431 di altri fornitori (TI, ON Semi, Fairchild, ecc. Ecc. Ecc.)

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