TL431 è un comune regolatore zener programmabile con sorgente di tensione di riferimento di precisione regolabile, ampiamente utilizzato nella progettazione di alimentatori. La sua funzione principale è quella di fungere da sorgente di tensione di riferimento di precisione. Fornisce internamente una tensione di riferimento di 2.495V (valore tipico). Ha elevata stabilità e caratteristiche di deriva a bassa temperatura. Può anche essere utilizzato come diodo zener regolabile. La tensione di uscita può essere impostata dividendo la tensione della resistenza esterna e l'intervallo regolabile è di circa 2,5 V-36 V. TL431 ha una struttura di assorbimento del carico (Shunt), simile alla modalità operativa del diodo zener. Può assorbire la corrente in eccesso, stabilizzare la tensione di uscita sul valore impostato e ha caratteristiche di commutazione. Può essere utilizzato come comparatore o semplice interruttore di controllo.
Gli scenari applicativi comuni del TL431 includono la funzione come riferimento di tensione di precisione in un alimentatore a commutazione, che può essere utilizzato insieme a un fotoaccoppiatore in un percorso di controllo di feedback per regolare la tensione di uscita (ad esempio moduli CA-CC, CC-CC) o come riferimento per un alimentatore regolato lineare per fornire una tensione di riferimento stabile a un regolatore o comparatore lineare. Nel circuito di protezione da sovratensione/sottotensione, può essere abbinato a un divisore di tensione resistivo e a un transistor per avviare la protezione quando la tensione di monitoraggio supera o è inferiore alla soglia. TL431 può essere utilizzato anche in semplici comparatori, che possono essere utilizzati come comparatore a basso costo per confrontare la tensione di ingresso con la tensione di riferimento. TL431 può anche rilevare la tensione nel circuito di carica della batteria, rilevare se la tensione di carica soddisfa lo standard e controllare l'interruttore del processo di carica.
Diagramma schematico semplificato del TL431
Diagramma schematico semplificato del TL431
TL431 presenta i vantaggi di alta precisione, buona stabilità (versione con precisione ± 0,5% o ± 1%), basso costo, facile da ottenere, tensione regolabile, elevata elasticità, circuito di applicazione semplice e sostituzione diretta del diodo zener.
Per fornire una migliore comprensione dell'applicazione del TL431, di seguito vengono descritti i circuiti più comuni dei tre TL431, nonché un circuito funzionale reale costruito con componenti indipendenti.
Progettazione di un circuito di riferimento di tensione da 2,5 V con TL431
Quando si desidera progettare un circuito di riferimento di tensione da 2,5 V con TL431, si utilizza effettivamente la tensione di riferimento di precisione incorporata (tipica 2,495 V) per produrre una tensione stabile da 2,5 V. Questa è una delle applicazioni più basilari e comuni di TL431. TL431 presenta il vantaggio di un'elevata precisione di ± 0,5% e di una buona stabilità della temperatura. È adatto per l'uso come punto di riferimento di ADC/DAC o comparatore e il suo basso costo facilita l'ottenimento dei componenti.
I tre pin di TL431 includono Riferimento, collegato internamente al riferimento 2.495 V, Cathede (K) collegato all'uscita (equivalente al terminale positivo), Anodo (A) collegato a terra (GND). Quando Ref e Cathede sono cortocircuitati, TL431 emetterà la sua tensione di riferimento integrata ≈ 2,5 V. Se Ref non è collegato a Cathede, ma la tensione è divisa per la resistenza, TL431 può essere regolato su una tensione di uscita più elevata (ad esempio 3,3 V, 5 V, ecc.). Tuttavia, quando si ottiene un'uscita di riferimento da 2,5 V, cortocircuitare direttamente Ref e Cathede è il modo più semplice e stabile per farlo.
Esempio di un circuito di riferimento di tensione da 2,5 V
Esempio di un circuito di riferimento di tensione da 2,5 V
Innanzitutto, il primo circuito introdotto è anche il circuito di riferimento di tensione da 2,5 V più comunemente utilizzato. Collegare direttamente il Ref e il catodo del TL431 come sorgente di riferimento di tensione da 2,5 V. Durante l'uso, è necessario solo calcolare il valore della resistenza di R1 in base alla tensione e alla corrente di ingresso effettive per garantire che la corrente sia compresa tra 1 mA e 100 mA e che la tensione di alimentazione sia inferiore a 36 V.