Yhteenveto

Texas Instrumentsin TL431-sarjan jännitereferenssit ovat tunnettuja tarkkuudestaan ja monipuolisuudestaan elektronisten piirien suunnittelussa. Vuonna 1977 käyttöönotettuja komponentteja kutsutaan yleisesti säädettäviksi shunt-säätimiksi tai ohjelmoitaviksi tarkkuusreferensseiksi. Niitä arvostetaan suuresti niiden kyvystä ylläpitää vakaita lähtöjännitteitä, mikä on ratkaisevan tärkeää esimerkiksi tehonhallinnassa, kytkentävirtalähteissä ja ylijännitesuojapiireissä.

. Yksi TL431-sarjan tärkeimmistä ominaisuuksista on sen sisäinen lämpötilakompensoitu kaistanrajajännitteen referenssi, joka takaa luotettavan suorituskyvyn laajalla lämpötila-alueella. TL431 toimii johtamalla virtaa katodi- ja anoditappiensa välillä, kun referenssitapin jännite ylittää 2,5 volttia, ja antaa signaalin virtalähteen ohjaussirujen vakauttamiseksi lähtöjännitteen. Tämä tarkkuus ja mukautuvuus tekevät TL431:stä suositun valinnan suunnittelijoille, jotka haluavat toteuttaa tehokkaan ja vakaan jännitteensäädön piireissään. Vuosien mittaan Texas Instruments on laajentanut TL431-sarjaa useilla muunnoksilla, kuten TL432, TL431LI ja laajempi TL43xx-sarja. Kukin muunnos on räätälöity vastaamaan tiettyjä suorituskykyvaatimuksia ja ympäristöolosuhteita kulutuselektroniikasta teollisuussovelluksiin. Nämä johdannaiset tarjoavat vaihtelua pakkauksissa, lämpötila-alueissa ja alkutoleranssitasoissa, mikä tarjoaa insinööreille useita vaihtoehtoja täsmällisten tarpeiden mukaan. Laajasta käytöstä ja luotettavuudesta huolimatta TL431-sarja ei ole ollut kiistaton. Texas Instruments on myöntänyt, että sen alkuperäiset stabiilisuuden rajakartat olivat liian optimistisia, ja suosittelee konservatiivisempia suunnittelutavoitteita vankan suorituskyvyn varmistamiseksi. Tämä on johtanut keskusteluihin insinööriyhteisössä siitä, miten nämä jännitereferenssit tulisi toteuttaa optimaalisesti parhaan vakauden ja luotettavuuden saavuttamiseksi eri sovelluksissa.

Tekniset tiedot

Texas Instrumentsin TL431-sarjan jännitereferenssit ovat tarkkuusohjelmoitavia referenssejä, joilla on useita merkittäviä ominaisuuksia. Nämä laitteet luokitellaan eri kuvausten alle, kuten "säädettävä shunt-säädin", "ohjelmoitava tarkkuusviite", "ohjelmoitava shunt-jänniteviite" ja "ohjelmoitava zener", koska niiden ainutlaatuinen toiminnallisuus on

.

Sähköiset ominaisuudet

TL431 toimii suoraviivaisesti johtamalla virtaa katodi- ja anoditappien välillä, kun ref-nastan tulon jännite ylittää 2,5 volttia.

. Tämä johtavuus signaloi virtalähteen ohjaussirulle tehon vähentämisen, mikä vakauttaa lähtöjännitteen. Sirun sisäiseen toimintaan kuuluu lämpötilakompensoitu bandgap-jännitteen referenssi, jossa käytetään transistoreja, joiden emitteripinta-alat ovat erilaiset lämpötilavaikutusten tasapainottamiseksi.

Fyysiset ominaisuudet

TL431:ssä on yksi metallikerros, joka yhdistää sen sisäiset komponentit, ja muotin fyysiset mitat vaikuttavat sen toiminnallisiin ominaisuuksiin. Siru on kytketty kolmen nastan kautta, jotka on merkitty "ref", "anodi" ja "katodi".

.

Pakkaukset ja vaihtoehdot

Texas Instruments tarjoaa TL431:n eri pakkausvaihtoehtoja eri sovellusten tarpeisiin. TL431:n tietolehdessä on yksityiskohtaiset sähköiset ominaisuudet ja absoluuttiset enimmäisarvot, jotka sisältävät sallitut alueet syöttöjännitteelle, tulojännitteelle ja käyttölämpötilalle.

. TL431-sarjaan kuuluu myös muunnelmia, kuten TL432, jolla on samanlaiset tarkkuus- ja ohjelmoitavuusominaisuudet.

Esimerkkisovellukset

Näitä jännitereferenssejä käytetään laajalti tehonhallintasovelluksissa, joissa ne auttavat ylläpitämään vakaita lähtöjännitteitä. Niiden tarkkuuden ja ohjelmoitavuuden ansiosta ne soveltuvat käytettäväksi säädettävissä shunt-säätimissä, kytkentävirtalähteissä ja ylijännitesuojapiireissä.

.

Operaatio

TL431 on kolmen terminaalin säädettävä shunt-säädin, jonka lämpöstabiilisuus on määritelty sovellettavilla autoteollisuuden, kaupallisten ja sotilaskäyttöön tarkoitettujen lämpötilojen alueilla. Se toimii samalla tavalla kuin Zener-diodi, mutta sen lisäetuna on ohjelmoitavuus. TL431:n pinout on yksinkertainen: keskimmäinen tappi on anodi (A), vasen tappi on referenssi (R) ja oikea tappi on katodi (K).

. Sisäisesti TL431 sisältää tarkkuusvertailujännitelähteen, komparaattorin ja lähtötransistorin. Kun referenssitapin jännite ylittää 2,5 V, lähtötransistori kytkeytyy päälle, jolloin virta kulkee katodi- ja anoditappien välillä. Tämä käyttäytyminen tekee TL431:stä käyttökelpoisen monissa sovelluksissa, kuten shunt-säätimissä, tarkkuusvirran rajoittimissa ja komponenttina kytkentävirtalähteissä ja akkulatureissa. Yksinkertaistettu lohkokaavio paljastaa, että TL431:n hyötysuhde on korkeampi kuin tavallisella Zener-diodilla sen sisäisten komponenttien, kuten komparaattorin Op-ampin, vertailujännitteen ja transistorien ansiosta. Se tarjoaa ohjelmoitavan lähtöjännitteen jopa 40 V:iin asti taatulla 0,5%:n viitejännitteen toleranssilla. Muita ominaisuuksia ovat alhainen dynaaminen lähtöimpedanssi, katodivirran vaihteluväli 1mA-150mA ja alhainen lämpötilakerroin 50PPM/°C, mikä takaa vakaan toiminnan laajalla lämpötila-alueella . Käytännön sovelluksissa TL431 voidaan konfiguroida Zener-diodisäätimen kaltaiseen perusjännitteensäätöpiiriin, jossa vastus (R) on kytketty katodiin (K). Tämän asetelman avulla TL431 voi ylläpitää vakaata lähtöjännitettä, jolla on alhainen lähtömelujännite ja nopeat kytkentävasteajat . Lisäksi TL431 löytyy yleisesti kytkentävirtalähteistä ja muusta digitaalisesta elektroniikasta sen monipuolisuuden ja luotettavuuden ansiosta. Suurempia virtavaatimuksia varten TL431 voidaan yhdistää sarjan läpivientitransistorin kanssa shunt-säätimen muuttamiseksi sarjasäätimeksi, mikä lisää virran kapasiteettia merkittävästi . Tämä muunneltavuus ja laaja sovellusalue korostavat TL431:n roolia nykyaikaisessa elektroniikkasuunnittelussa.

Vaihtoehdot

Sen jälkeen kun Texas Instruments esitteli TL431-sarjan vuonna 1977, siitä on kehitetty lukuisia muunnelmia ja johdannaisia, jotka on räätälöity vastaamaan erityisiä suorituskyky- ja sovellusvaatimuksia. Alkuperäistä TL431-mallia valmistetaan edelleen, mutta sen johdannaisia, kuten TLV431, TL432, ATL431, KA431, LM431 ja TS431, on kehitetty vastaamaan erilaisiin tarkkuuden, nopeuden ja pakkauksen tarpeisiin.

.

TL432

TL432 on olennaisesti sähköisesti vastaava muunnos TL431:stä, mutta se on saatavana vain pinta-asennuspakkauksissa, joissa on erilainen pinout. Tämä muunnos tarjoaa saman viitejännitteen ja samat käyttöominaisuudet, mikä mahdollistaa nykyaikaisiin piirilevysuunnitelmiin sopivan kompaktimman rakenteen.

.

TL431LI

TL431LI on toinen tärkeä johdannainen, jota tarjotaan kahtena laatuluokkana, joiden alkutoleranssit ovat 0,5% 25 °C:ssa B- ja 1% 25 °C:ssa A-luokissa. Tämä muunnos on tunnettu alhaisesta lähtöarvojen driftistä lämpötilan suhteen, mikä takaa erinomaisen vakauden laajalla lämpötila-alueella -40 °C:sta 125 °C:seen.

.

TL43xx-sarja

Laajempi TL43xx-sarja, mukaan lukien TL43xxC-, TL43xxI- ja TL43xxQ-laitteet, on luonnosteltu eri käyttölämpötila-alueille. TL43xxC on suunniteltu 0°C - 70°C, TL43xxI -40°C - 85°C ja TL43xxQ -40°C - 125°C lämpötiloille. Nämä vaihtoehdot soveltuvat erilaisiin ympäristöolosuhteisiin, joten ne soveltuvat monenlaisiin sovelluksiin kulutuselektroniikasta teollisuuslaitteisiin.

.

Kloonit ja vaihtoehdot

Texas Instrumentsin virallisten varianttien lisäksi markkinoilla on runsaasti klooneja ja vaihtoehtoisia versioita, kuten 142ЕН19, jotka ovat toiminnallisesti samankaltaisia, mutta saattavat poiketa toisistaan muotin koon, asettelun ja erityisten suorituskykymittareiden, kuten pienimpien käyttövirtojen ja turvallisten toiminta-alueiden, osalta.

. Kukin näistä muunnoksista ja klooneista tarjoaa ainutlaatuisia ominaisuuksia, joita voidaan hyödyntää elektronisten mallien optimoimiseksi tiettyjä sovelluksia varten, olipa kyse sitten virtalähteistä, akkulatureista tai jännitevalvontalaitteista. Ymmärtämällä kunkin johdannaisen vivahteet suunnittelijat voivat valita sopivimman komponentin, jolla saavutetaan haluttu tasapaino tarkkuuden, luotettavuuden ja tehokkuuden välillä.

Piirin suunnittelu

Texas Instrumentsin TL431-sarjan jännitereferenssit ovat monipuolisia komponentteja, joita käytetään usein erilaisissa piirisuunnitelmissa. TL431:n sisäinen piiri sisältää NPN-transistorin lähdössä, joka on jännitetty op-ampista tarkalla 2,5 V:n jännitereferenssillä.

. Tämä tarkka viitejännite on olennainen tekijä sen käytössä monissa sovelluksissa, kuten jännitekomparaattoripiireissä, akkulatureissa ja -valvontalaitteissa, aurinkosovelluksissa ja kytkentäsyöttöpiireissä.

Shunt-säädin

TL431 voidaan konfiguroida shunt-säätimeksi, joka pystyy antamaan jännitteitä 2,5V ja 36V välillä käyttämällä vain kahta vastusta laitteen määritettyjen nastojen yli.

. Laitetta voidaan käyttää tyypillisenä shunttisäätimenä lohkokaavion mukaisesti. Tässä kokoonpanossa R1 on muuttuva vastus, joka säätää lähtöjännitettä, ja sarjavastus syötön positiivisessa tulossa voidaan laskea käyttäen Ohmin lakia: ( R = \frac{V_i}{I} = \frac{V_i}{0.1} ), jossa ( V_i ) on syötön tulo ja sen on oltava alle 35V.

Jännitteen ilmaisimen piiri

TL431:n yksinkertainen sovellus on 2,5 V:n jännitteenilmaisinpiiri. Tässä kokoonpanossa on jännitteenjakaja, jonka muodostavat vastukset R1 ja VR1. Kun viitejännite (REF) ylittää 2,5 V, virta virtaa katodilta (K) IC:n anodille (A) samalla tavalla kuin Zener-diodi toimii.

. Tätä periaatetta voidaan käyttää sen määrittämiseen, onko vanhasta piirilevystä irrotettu IC vielä toiminnassa, sillä yksinkertaisin piiriasetelma voi osoittaa toimintatilan LEDin käyttäytymisen perusteella.

Tarkkuusvertailujännitelähde

TL431:n 2,5 V:n tarkkuusreferenssijännitettä käytetään erilaisissa korkean tarkkuuden sovelluksissa. Se voi esimerkiksi toimia tarkkuus suurvirtaisena sarjasäätimenä tai suurvirtaisena shunt-säätimenä. Referenssijännite pysyy vakaana laajalla lämpötila-alueella sen lämpötilakompensoidun rakenteen ansiosta, mikä takaa luotettavan toiminnan erilaisissa ympäristöolosuhteissa.

.

Kytkentävirtalähde

Kytkentävirtalähteiden suunnittelussa TL431 voi olla osa takaisinkytkentäsilmukkaa lähtöjännitteen säätämiseksi tarkasti. Kun tulojännite ylittää asetetun takaisinkytkentäjännitteen rajan, se laukaisee TL431:n ja kytkee tyristorin päälle tuottaakseen sykkivän virran, joka voi räjäyttää sulakkeen piirin suojaamiseksi.

. Tämä mekanismi varmistaa, että jännitesuojapiste on yhtä suuri kuin ( (1 + \frac{R1}{R2})V_{ref} ), mikä tarjoaa vankan ylijännitesuojan.

Ohjattava shuntti

TL431:ssä on myös säädettävät shunttiominaisuudet, jolloin pienet jännitteen muutokset REF-liittimessä voivat vaikuttaa merkittävästi katodi- ja anodivirtoihin. Tämä ominaisuus tekee siitä hyödyllisen merkkivalojen, releiden tai suoraan äänikuormien ohjaamiseen.

. Ohjattava shunt-toiminto laajentaa TL431:n monipuolisuutta sovelluksissa, joissa tarvitaan tarkkaa virranohjausta.

Vertailut

Suosiostaan huolimatta TL431-sarjan jännitereferenssillä on useita kilpailijoita ja eri laatuja, jotka voivat vastata erityisvaatimuksiin. TL431:llä, TL431AIDR:llä ja TL431BIDR:llä on sama sisäinen rakenne ja samat materiaalit, mutta ne eroavat toisistaan eritelmien ja testausluokkien osalta. Tämä ero mahdollistaa erilaiset sovellukset tarkkuus- ja vakausvaatimuksista riippuen.

. Texas Instruments on myöntänyt, että sen TL431:n vakausrajakaaviot ovat liian optimistisia, ja se ehdottaa, että vankkojen suunnitelmien tulisi pyrkiä vähintään 30 asteen vaihemarginaaliin alun perin kuvaamansa nollavaihemarginaalin sijaan. Tämä saavutetaan ottamalla käyttöön sarjavastus katodin ja kuormituskapasitanssin väliin, mikä kumoaa ei-toivotun vaiheviiveen, jonka pelkkä kuormituskapasitanssi aiheuttaa. Lisäksi TL431:tä käyttävä tarkkuusreferenssijännitepiiri tarjoaa paremman lämpötilavakavuuden ja suuremman lähtövirran muihin referensseihin verrattuna. Kapasitiivisten kuormien itseherätyksen estämiseksi CL-arvon huolellinen harkinta on tarpeen. Tämä parantaa TL431:n suorituskykyä erilaisissa sovelluksissa, kuten eristetyissä teholähteissä ja säädettävissä säädetyissä teholähteissä. Lisäksi TL431:tä kiitetään sen yksinkertaisesta toteutuksesta piireissä, kuten ylijännitesuojauksessa, jännitteenvalvonnassa ja jännitteen havaitsemisessa. Näissä sovelluksissa hyödynnetään TL431:n sisäisiä ominaisuuksia, kuten sen sisäistä virhevahvistinta ja vakaata referenssijännitettä, ja ne tarjoavat luotettavaa ja tehokasta suorituskykyä sekä digitaalisissa että analogisissa piireissä.

Luotettavuus

Luotettavuus on kriittinen näkökohta suunniteltaessa piirejä, joissa käytetään Texas Instrumentsin TL431-sarjan jänniteviitteitä. TL431-laskurin laskelmien tarkkuuden varmistaminen simuloimalla ja testaamalla piiri todellisissa olosuhteissa on ensiarvoisen tärkeää. Vertaamalla simulointituloksia todellisiin testituloksiin voidaan validoida TL431:n suorituskyky ja laskettujen arvojen tarkkuus. Tämä vaihe auttaa tekemään tarvittavat muutokset ennen suunnittelun viimeistelyä ja varmistaa, että haluttu lähtöjännite ja suorituskyky saavutetaan.

. Texas Instruments myöntää, että sen TL431:n vakauden rajakuvaukset saattavat olla liian optimistisia. Vakaita malleja varten suositellaan vähintään 30 asteen vaihemarginaalin tavoittelua. Käytännön sovelluksissa käytetään usein sarjavastuksen lisäämistä katodin ja kuormakapasitanssin väliin, mikä lisää ekvivalenttia sarjavastusta (ESR) ja vaimentaa ei-toivottuja värähtelyjä. Tämä menetelmä tuo matalataajuisen nollan, joka kumoaa suuren osan ei-toivotusta vaiheviiveestä, jonka pelkkä kuormituskapasitanssi aiheuttaa. Lisäksi TL431:n suorituskykyä voidaan arvioida mittaamalla lähtöjännitteen vakautta käyttämällä erityisiä testipiirejä. Virtalähteen jännitteen säätäminen ja TL431:n ulostulon muutosten seuraaminen auttaa määrittämään sen toimivuuden vaihtelevissa olosuhteissa. Asianmukaisella säädöllä ja testauksella voidaan tunnistaa, säilyttääkö TL431 normaalit toimintatilansa, mikä takaa jännitteen säätämisen luotettavuuden. TL431:n luotettavuutta korostavat entisestään laatuerot ja testausprosessit. Kysymykset sisäisestä rakenteesta ja materiaalin yhdenmukaisuudesta eri laatuluokissa, kuten TL431AIDR ja TL431BIDR, korostavat eritelmän rajojen ja testausprosessien ymmärtämisen tärkeyttä. Näin varmistetaan, että valittu laatu täyttää tiettyjen sovellusten luotettavuusvaatimukset.

Alan standardit

Texas Instruments on vakiinnuttanut asemansa keskeisenä toimijana puolijohdeteollisuudessa, ja se keskittyy vahvasti noudattamaan alan standardeja tuotteidensa luotettavuuden ja laadun varmistamiseksi. Yhtiö suunnittelee, valmistaa, testaa ja myy analogisia ja sulautettuja puolijohteita ja palvelee erilaisia markkinoita, kuten teollisuus-, auto-, henkilökohtaista elektroniikkaa, viestintälaitteita ja yritysjärjestelmiä.

. Tiukkojen teollisuusstandardien noudattaminen on ratkaisevan tärkeää näillä aloilla, joilla suorituskyky ja luotettavuus ovat ensiarvoisen tärkeitä. Texas Instruments voitti vuonna 1992 arvostetun Malcolm Baldrige National Quality Award -palkinnon valmistuksen alalla, mikä korostaa sen sitoutumista laatustandardeihin. Tämä kunnianosoitus sai yrityksen ottamaan Baldrige-kriteerit käyttöönsä laadun vertailuarvoina, mikä vahvisti entisestään sen sitoutumista alan huippuosaamiseen. Tämä keskittyminen laatuun ei ainoastaan parantanut yrityksen mainetta, vaan johti myös elintärkeisiin sopimuksiin Sony Corporationin, General Motors Corporationin ja L.M. Ericssonin kaltaisten suuryritysten kanssa, mikä korostaa alan standardien merkitystä liikesuhteiden turvaamisessa ja ylläpitämisessä. Texas Instrumentsin valmistustaidot näkyvät sen 15 tuotantolaitoksessa eri puolilla maailmaa, jotka toimittavat luotettavasti korkealaatuisia tuotteita asiakkaiden tarpeisiin. Tämä maailmanlaajuinen jalansija takaa, että yritys pystyy noudattamaan ja usein jopa ylittämään alan standardeja jatkuvasti, mikä tukee kasvua ja innovointia. Lisäksi Texas Instrumentsin teknologiset edistysaskeleet, kuten eXpressDSP-reaaliaikaohjelmistoteknologian käyttöönotto vuonna 1999, osoittavat sen sitoutumisen sellaisten tuotteiden kehittämiseen, jotka täyttävät teollisuuden kehittyvät vaatimukset. Yhtiön kyky innovoida ja samalla ylläpitää tiukkoja laatustandardeja on ollut sen menestyksen ja alan johtavan aseman kulmakivi.

Resurssit

Texas Instruments (TI) tarjoaa useita resursseja, joiden avulla käyttäjät voivat hyödyntää TL431-sarjan jänniteviitteitä parhaalla mahdollisella tavalla.

Tuotevalinta

Hyödynnä TI:n PRT+-työkalua löytääksesi ihanteellisen TL431-tuotteen tiettyyn sovellukseesi mahdollisimman tehokkaasti.

. Tämä työkalu auttaa sovittamaan tekniset vaatimukset ja sopivan komponentin yhteen, mikä takaa optimaalisen suorituskyvyn ja kustannustehokkuuden.

Dokumentaatio

Yksityiskohtaista teknistä tietoa TI tarjoaa kattavat tietolehdet, sovellusohjeet ja valkoiset kirjat.

. Nämä asiakirjat sisältävät kriittisiä tietoja, kuten eritelmiä, nastakokoonpanoja, suorituskykykaavioita ja sovellusohjeita, jotka ovat korvaamattomia sekä suunnittelun että vianmäärityksen kannalta.

Kestävän kehityksen raportti

TI on sitoutunut kestävään kehitykseen ja energiatehokkuuteen, kuten sen vuotuisessa kestävän kehityksen raportissa 2023 todetaan.

. Tässä raportissa esitellään TI:n ympäristö-, sosiaali- ja hallintoaloitteita koskevia toimia, jotka kuvastavat yhtiön sitoutumista myönteisen vaikutuksen aikaansaamiseen teknologiansa ja tuotteidensa avulla.

Myynnin tuki

TI:n myynnin tukitiimi tarjoaa asiantuntevia neuvoja ja ratkaisuja, jos haluat kysyä tuotteista ja palveluista tai apua suunnittelussa.

. Yhteistyö myyntitiimin kanssa voi auttaa ratkaisemaan erityiset sovellushaasteet ja antamaan räätälöityjä suosituksia.

Uramahdollisuudet

TI tarjoaa mahdollisuuksia henkilöille, jotka haluavat muuttaa tulevaisuuttaan liittymällä tiimiin, joka keskittyy huippuluokan älykkääseen teknologiaan.

. Kun työntekijät tulevat osaksi TI:tä, he voivat osallistua innovatiivisten ratkaisujen kehittämiseen, jotka vievät alaa eteenpäin.

Yhteisö ja innovointi

TI menestyy edistämällä osallistavaa ympäristöä, joka kannustaa innovointiin ja erilaisten näkökulmien kunnioittamiseen.

. Yrityskulttuuri edistää uteliaisuutta ja päättäväisyyttä, jotka ovat olennaisia ominaisuuksia teknisten esteiden voittamisessa ja kilpailukykyisten tuotteiden kehittämisessä. Käyttäjät saavat lisätietoja ja pääsevät käyttämään näitä resursseja TI:n virallisella verkkosivustolla ja voivat siirtyä siellä olevien linkkien kautta vastaaviin työkaluihin ja asiakirjoihin.