Özet

Texas Instruments TL431 serisi voltaj referansları, elektronik devre tasarımı alanındaki hassasiyetleri ve çok yönlülükleriyle ünlüdür. 1977 yılında tanıtılan bu bileşenler genellikle ayarlanabilir şönt regülatörler veya programlanabilir hassas referanslar olarak adlandırılır. Güç yönetimi, anahtarlamalı güç kaynakları ve aşırı gerilim koruma devreleri gibi uygulamalarda çok önemli olan kararlı çıkış gerilimlerini koruma yetenekleri nedeniyle oldukça saygındırlar

. TL431 serisinin temel özelliklerinden biri, geniş bir sıcaklık aralığında güvenilir performans sağlayan dahili sıcaklık dengelemeli bant aralığı voltaj referansıdır. TL431, referans pimindeki voltaj 2,5 voltu aştığında katot ve anot pinleri arasında akım ileterek çalışır ve çıkış voltajını stabilize etmek için güç kaynağı kontrol çiplerine sinyal gönderir. Bu hassasiyet ve uyarlanabilirlik, TL431'i devrelerinde verimli ve kararlı voltaj regülasyonu uygulamak isteyen tasarımcılar için popüler bir seçim haline getirir. Texas Instruments, yıllar içinde TL431 serisini TL432, TL431LI ve daha geniş TL43xx serisi gibi çeşitli varyantları içerecek şekilde genişletti. Her bir varyant, tüketici elektroniğinden endüstriyel uygulamalara kadar belirli performans kriterlerini ve çevresel koşulları karşılamak üzere uyarlanmıştır. Bu türevler paketleme, sıcaklık aralıkları ve başlangıç tolerans seviyelerinde farklılıklar sunarak mühendislere kesin ihtiyaçlarına uygun bir dizi seçenek sağlar. Yaygın kullanımlarına ve güvenilirliklerine rağmen TL431 serisi tartışmalardan uzak kalmamıştır. Texas Instruments, ilk kararlılık sınır çizelgelerinin aşırı iyimser olduğunu kabul ederek sağlam performans sağlamak için daha muhafazakar tasarım hedefleri önerdi. Bu durum, mühendislik camiasında çeşitli uygulamalarda en iyi kararlılığı ve güvenilirliği elde etmek için bu voltaj referanslarının en uygun şekilde uygulanmasına ilişkin tartışmalara yol açmıştır.

Özellikler

Texas Instruments TL431 serisi voltaj referansları, çeşitli önemli özelliklere ve özelliklere sahip hassas programlanabilir referanslardır. Bu cihazlar, benzersiz işlevleri nedeniyle "ayarlanabilir şönt regülatör", "programlanabilir hassas referans", "programlanabilir şönt voltaj referansı" ve "programlanabilir zener" gibi çeşitli tanımlar altında kategorize edilir

.

Elektriksel Özellikler

TL431, ref pin girişindeki voltaj 2,5 voltu aştığında katot ve anot pinleri arasında akım ileterek doğrudan çalışır

. Bu iletim, güç kaynağı kontrol çipine gücü azaltması ve böylece çıkış voltajını dengelemesi için sinyal gönderir. Çipin dahili çalışması, sıcaklık etkilerini dengelemek için farklı yayıcı alanlarına sahip transistörler kullanan, sıcaklık dengelemeli bir bant aralığı voltaj referansı içerir.

Fiziksel Özellikler

TL431, dahili bileşenlerini birbirine bağlayan tek bir metal katmana sahiptir ve kalıbın fiziksel boyutları işlevsel niteliklerini etkiler. Çip, "ref", "anot" ve "katot" olarak etiketlenmiş üç pim aracılığıyla bağlanır

.

Ambalaj ve Varyantlar

Texas Instruments, çeşitli uygulama ihtiyaçlarını karşılamak için TL431'i farklı paketleme seçeneklerinde sunar. TL431 veri sayfası, besleme gerilimi, giriş gerilimi ve çalışma sıcaklığı için izin verilen aralıkları içeren ayrıntılı elektriksel özellikler ve mutlak maksimum değerler sağlar

. TL431 serisi, benzer hassasiyet ve programlanabilirlik özelliklerini paylaşan TL432 gibi varyantları da içerir.

Örnek Uygulamalar

Bu voltaj referansları, kararlı çıkış voltajlarının korunmasına yardımcı oldukları güç yönetimi uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Hassasiyetleri ve programlanabilirlikleri, ayarlanabilir şönt regülatörlerde, anahtarlamalı güç kaynaklarında ve aşırı gerilim koruma devrelerinde kullanım için uygun olmalarını sağlar

.

Operasyon

TL431, geçerli otomotiv, ticari ve askeri sıcaklık aralıklarında belirli bir termal kararlılığa sahip üç terminalli ayarlanabilir bir şönt regülatördür. Zener diyota benzer bir şekilde çalışır ancak programlanabilir olmanın ek avantajına sahiptir. TL431'in pin çıkışı basittir: ortadaki pin Anot (A), soldaki pin Referans (R) ve sağdaki pin Katottur (K)

. TL431 dahili olarak hassas bir referans voltaj kaynağı, bir karşılaştırıcı ve bir çıkış transistörü içerir. Referans pimindeki voltaj 2,5V'u aştığında, çıkış transistörü açılarak katot ve anot pinleri arasında akım akışına izin verir. Bu davranış TL431'i şönt regülatörler, hassas akım sınırlayıcılar ve anahtarlamalı güç kaynakları ve pil şarj cihazlarında bir bileşen olarak çeşitli uygulamalarda kullanışlı hale getirir. Basitleştirilmiş bir blok diyagramı, TL431'in karşılaştırıcı Op-amp, referans voltajı ve transistörler gibi dahili bileşenleri sayesinde standart bir Zener diyottan daha yüksek verimliliğe sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Garantili 0,5% referans voltaj toleransı ile 40V'a kadar programlanabilir bir çıkış voltajı sağlar. Diğer özellikler arasında düşük dinamik çıkış empedansı, 1mA ila 150mA arasında bir katot akımı aralığı ve geniş bir sıcaklık aralığında kararlı çalışma sağlayan 50PPM / ° C'lik düşük bir sıcaklık katsayısı bulunur. Pratik uygulamalarda TL431, direncin (R) katoda (K) bağlandığı Zener diyot regülatörüne benzer temel bir şönt voltaj regülatörü devresinde yapılandırılabilir. Bu kurulum, TL431'in düşük çıkış gürültü voltajı ve hızlı açma tepki süreleri ile kararlı bir çıkış voltajını korumasını sağlar. Ayrıca TL431, çok yönlülüğü ve güvenilirliği nedeniyle anahtarlamalı güç kaynaklarında ve diğer dijital elektronik cihazlarda yaygın olarak bulunur. Daha yüksek akım gereksinimleri için TL431, bir şönt regülatörü bir seri regülatöre dönüştürmek için bir seri geçiş transistörü ile eşleştirilebilir, böylece akım kapasitesi önemli ölçüde artar. Bu uyarlanabilirlik ve geniş uygulama yelpazesi, TL431'in modern elektronik tasarımdaki rolünü vurgulamaktadır.

Varyantlar

1977'de Texas Instruments tarafından piyasaya sürülmesinden bu yana TL431 serisi, her biri belirli performans kriterlerini ve uygulama gereksinimlerini karşılamak üzere uyarlanmış çok sayıda varyant ve türevin geliştirilmesine tanık olmuştur. Orijinal TL431 üretimde kalmaya devam ederken, TLV431, TL432, ATL431, KA431, LM431 ve TS431 gibi türevleri hassasiyet, hız ve paketlemede farklı ihtiyaçları karşılamak için ortaya çıkmıştır

.

TL432

TL432 esasen TL431'in elektriksel olarak eşdeğer bir varyantıdır, ancak yalnızca yüzeye monte paketlerde mevcuttur ve farklı bir pin çıkışına sahiptir. Bu varyant, aynı referans voltajını ve çalışma özelliklerini sağlayarak modern PCB düzenleri için uygun daha kompakt bir tasarıma olanak tanır

.

TL431LI

TL431LI, B ve A sınıfları için 25°C'de sırasıyla 0,5% ve 1% başlangıç toleranslarına sahip iki sınıfta sunulan bir diğer önemli türevdir. Bu varyant, sıcaklığa karşı düşük çıkış sapması ile dikkat çeker ve -40°C ila 125°C arasında geniş bir sıcaklık aralığında mükemmel kararlılık sağlar.

.

TL43xx Serisi

TL43xxC, TL43xxI ve TL43xxQ cihazlarını içeren daha geniş TL43xx serisi, farklı çalışma sıcaklığı aralıkları için karakterize edilmiştir. TL43xxC 0°C ila 70°C, TL43xxI -40°C ila 85°C ve TL43xxQ -40°C ila 125°C için tasarlanmıştır. Bu varyantlar, farklı çevresel koşullara hitap ederek tüketici elektroniğinden endüstriyel ekipmanlara kadar geniş bir uygulama yelpazesi için uygun hale getirir

.

Klonlar ve Alternatifler

Texas Instruments'ın resmi varyantlarına ek olarak, piyasa klonlar ve 142ЕН19 gibi işlevsel olarak benzer ancak kalıp boyutu, düzeni ve minimum çalışma akımları ve güvenli çalışma alanları gibi belirli performans ölçütleri açısından farklılık gösterebilen alternatif versiyonlarla doludur

. Bu varyantların ve klonların her biri, ister güç kaynaklarında, ister pil şarj cihazlarında veya voltaj monitörlerinde olsun, belirli uygulamalar için elektronik tasarımları optimize etmek üzere yararlanılabilecek benzersiz bir dizi özellik sunar. Tasarımcılar, her bir türevin nüanslarını anlayarak istenen hassasiyet, güvenilirlik ve verimlilik dengesini elde etmek için en uygun bileşeni seçebilirler.

Devre Tasarımı

Texas Instruments TL431 serisi voltaj referansları, çeşitli devre tasarımlarında sıklıkla kullanılan çok yönlü bileşenlerdir. TL431'in dahili devresi, hassas bir 2,5V voltaj referansına sahip bir op-amp'den önyargılı çıkışta bir NPN transistörü içerir

. Bu hassas referans voltajı, voltaj karşılaştırıcı devreler, akü şarj cihazları ve monitörler, güneş enerjisi uygulamaları ve anahtarlama besleme devreleri gibi birçok uygulamada kullanımı için temeldir.

Şönt Regülatör

TL431, cihazın belirtilen pin çıkışları boyunca sadece iki direnç kullanarak 2,5V ile 36V arasındaki voltajları verebilen bir şönt regülatör olarak yapılandırılabilir

. Cihaz, blok diyagramında gösterildiği gibi tipik bir şönt regülatör olarak kullanılabilir. Bu yapılandırmada, R1 çıkış voltajını ayarlayan değişken bir dirençtir ve besleme pozitif girişindeki seri direnç Ohm yasası kullanılarak hesaplanabilir: ( R = \frac{V_i}{I} = \frac{V_i}{0.1} ), burada ( V_i ) besleme girişidir ve 35V'un altında olmalıdır.

Gerilim Dedektörü Devresi

TL431'in basit bir uygulaması 2,5V gerilim dedektörü devresindedir. Bu kurulum R1 ve VR1 dirençlerinden oluşan bir gerilim bölücü içerir. Referans (REF) terminalindeki voltaj 2,5V'u aştığında, akım bir Zener diyotun çalışmasına benzer şekilde IC'nin katodundan (K) anoduna (A) akar

. Bu prensip, en basit devre kurulumu LED davranışına dayalı olarak çalışma durumunu gösterebileceğinden, eski bir devre kartından çekilen bir IC'nin hala işlevsel olup olmadığını belirlemek için kullanılabilir.

Hassas Referans Gerilim Kaynağı

TL431'in 2,5V'luk hassas referans gerilimi çeşitli yüksek hassasiyetli uygulamalarda kullanılır. Örneğin, hassas bir yüksek akım seri regülatörü veya yüksek akım şönt regülatörü olarak işlev görebilir. Referans voltajı, sıcaklık dengelemeli tasarımı sayesinde geniş bir sıcaklık aralığında sabit kalır ve çeşitli çevre koşullarında güvenilir çalışma sağlar

.

Anahtarlamalı Güç Kaynağı

Anahtarlamalı güç kaynağı tasarımlarında TL431, çıkış voltajını hassas bir şekilde düzenlemek için geri besleme döngüsünün bir parçası olabilir. Giriş voltajı ayarlanan geri besleme voltaj limitini geçtiğinde, TL431'i tetikler ve devreyi korumak için bir sigortayı attırabilecek titreşimli bir akım üretmek üzere tristörü açar

. Bu mekanizma, gerilim koruma noktasının ( (1 + \frac{R1}{R2})V_{ref} ) değerine eşit olmasını sağlayarak sağlam bir aşırı gerilim koruması sağlar.

Kontrol Edilebilir Şönt

TL431 ayrıca, REF terminalindeki küçük voltaj değişikliklerinin katot ve anot akımlarını önemli ölçüde etkilemesini sağlayan kontrol edilebilir şönt özelliklerine sahiptir. Bu özellik, gösterge ışıklarını, röleleri kontrol etmek veya doğrudan ses yüklerini sürmek için kullanışlıdır

. Kontrol edilebilir şönt işlevi, hassas akım kontrolü gerektiren uygulamalarda TL431'in çok yönlülüğünü artırır.

Karşılaştırmalar

Popülerliğine rağmen, TL431 serisi voltaj referansının çeşitli rakipleri ve özel gereksinimlere cevap verebilecek farklı sınıfları vardır. TL431, TL431AIDR ve TL431BIDR aynı iç yapıyı ve malzemeleri paylaşır ancak teknik özellikleri ve test dereceleri bakımından farklılık gösterir. Bu farklılaşma, hassasiyet ve kararlılık gereksinimlerine bağlı olarak çeşitli uygulamalara olanak sağlar

. Texas Instruments, TL431 için kararlılık sınır çizelgelerinin aşırı iyimser olduğunu kabul etmiş ve sağlam tasarımların başlangıçta tanımladıkları sıfır faz marjı yerine en az 30 derecelik bir faz marjını hedeflemesi gerektiğini öne sürmüştür. Bu, katot ve yük kapasitansı arasına bir seri direnç eklenerek elde edilir, bu da tek başına yük kapasitansının neden olduğu istenmeyen faz gecikmesini ortadan kaldırır. Ayrıca, TL431 kullanan hassas referans voltaj devresi, diğer referanslara kıyasla daha iyi sıcaklık kararlılığı ve daha yüksek çıkış akımı sağlar. Kapasitif yüklerde kendi kendine uyarılmayı önlemek için CL değerinin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesi gerekir. Bu, TL431'in izole güç kaynakları ve ayarlanabilir regüle güç kaynakları dahil olmak üzere çeşitli uygulamalardaki performansını artırır. Ayrıca TL431, aşırı gerilim koruması, gerilim izleme ve gerilim algılama gibi devrelerdeki basit uygulamasıyla övgü toplamaktadır. Bu uygulamalar, hem dijital hem de analog devrelerde güvenilir ve verimli performans sunmak için TL431'in dahili hata amplifikatörü ve kararlı referans voltajı gibi dahili özelliklerinden yararlanır.

Güvenilirlik

Texas Instruments TL431 serisi voltaj referanslarını kullanarak devreler tasarlarken güvenilirlik kritik bir husustur. Devreyi gerçek dünya koşullarında simüle ederek ve test ederek TL431 hesaplayıcısının hesaplamalarının doğruluğunu sağlamak çok önemlidir. Simülasyon sonuçlarının gerçek test sonuçlarıyla karşılaştırılması, TL431'in performansının ve hesaplanan değerlerin doğruluğunun onaylanmasını sağlar. Bu adım, tasarımı sonlandırmadan önce gerekli ayarlamaların yapılmasına yardımcı olarak istenen çıkış voltajının ve performansın elde edilmesini sağlar

. Texas Instruments, TL431 için kararlılık sınır çizelgelerinin aşırı iyimser olabileceğini kabul etmektedir. Sağlam tasarımlar için en az 30 derecelik bir faz marjının hedeflenmesi önerilir. Pratik uygulamalar genellikle katot ve yük kapasitansı arasına Eşdeğer Seri Direnci (ESR) artıran ve istenmeyen salınımları bastıran bir seri direnç yerleştirmeyi içerir. Bu yöntem, tek başına yük kapasitansının neden olduğu istenmeyen faz gecikmesinin çoğunu iptal eden düşük frekanslı bir sıfır sunar. Ayrıca TL431'in performansı, özel test devreleri kullanılarak çıkış voltajı kararlılığı ölçülerek değerlendirilebilir. Güç kaynağı voltajının ayarlanması ve TL431'in çıkışındaki değişikliklerin izlenmesi, değişen koşullar altında işlevselliğinin belirlenmesine yardımcı olur. Doğru ayarlama ve test, TL431'in normal çalışma durumlarını koruyup korumadığını belirleyebilir ve voltaj regülasyonunda güvenilirlik sağlar. TL431'in güvenilirliği, sınıflar ve test süreçlerindeki farklılıklarla daha da vurgulanmaktadır. TL431AIDR ve TL431BIDR gibi farklı sınıflar arasında iç yapı ve malzeme tutarlılığına ilişkin sorular, spesifikasyon sınırlarını ve test süreçlerini anlamanın önemini vurgulamaktadır. Bu, seçilen kalitenin belirli uygulamalar için güvenilirlik gereksinimlerini karşılamasını sağlar.

Endüstri Standartları

Texas Instruments, ürünlerinin güvenilirliğini ve kalitesini sağlamak için endüstri standartlarına bağlı kalmaya güçlü bir şekilde odaklanarak yarı iletken endüstrisinde önemli bir oyuncu olarak kendini kanıtlamıştır. Şirket, endüstriyel, otomotiv, kişisel elektronik, iletişim ekipmanları ve kurumsal sistemler gibi çeşitli pazarlara hitap eden analog ve gömülü yarı iletkenler tasarlamakta, üretmekte, test etmekte ve satmaktadır.

. Performans ve güvenilirliğin çok önemli olduğu bu sektörlerde sıkı endüstri standartlarına bağlılık kritik öneme sahiptir. 1992 yılında Texas Instruments, kalite standartlarına olan bağlılığının altını çizen prestijli Malcolm Baldrige Ulusal Kalite Ödülü'nü üretim alanında kazanmıştır. Bu ödül, şirketin Baldrige kriterlerini kalite ölçütleri olarak benimsemesine yol açarak sektörde mükemmelliğe olan bağlılığını daha da pekiştirdi. Kaliteye bu şekilde odaklanmaları sadece itibarlarını artırmakla kalmamış, aynı zamanda Sony Corporation, General Motors Corporation ve L.M. Ericsson gibi büyük şirketlerle hayati önem taşıyan sözleşmeler imzalanmasını sağlayarak endüstri standartlarının iş ilişkilerinin güvence altına alınması ve sürdürülmesindeki önemini vurgulamıştır. Texas Instruments'ın üretim becerisi, müşteri ihtiyaçlarını karşılamak için güvenilir bir şekilde yüksek kaliteli ürünler sunan dünya çapındaki 15 üretim tesisi aracılığıyla gösterilmektedir. Bu küresel ayak izi, şirketin tutarlı bir şekilde endüstri standartlarına uymasını ve çoğu zaman bu standartları aşmasını sağlayarak büyümeyi ve yeniliği desteklemektedir. Ayrıca, 1999 yılında eXpressDSP Gerçek Zamanlı Yazılım teknolojisinin piyasaya sürülmesi gibi Texas Instruments'ın teknolojik ilerlemeleri, gelişen endüstri gereksinimlerini karşılayan ürünler geliştirme konusundaki kararlılığını göstermektedir. Şirketin titiz kalite standartlarını korurken yenilik yapma yeteneği, başarısının ve sektör liderliğinin temel taşı olmuştur.

Kaynaklar

Texas Instruments (TI), kullanıcıların TL431 serisi voltaj referanslarından en iyi şekilde yararlanmalarına yardımcı olmak için bir dizi kaynak sunmaktadır.

Ürün Seçimi

Özel uygulamanız için ideal TL431 ürününü maksimum verimlilikle belirlemek için TI'ın PRT+ aracını kullanın

. Bu araç, teknik gereksinimlerinizin uygun bileşenle eşleştirilmesine yardımcı olarak optimum performans ve maliyet etkinliği sağlar.

Dokümantasyon

Ayrıntılı teknik bilgi için TI kapsamlı veri sayfaları, uygulama notları ve teknik incelemeler sunmaktadır

. Bu belgeler, hem tasarım hem de sorun giderme amaçları için çok değerli olan teknik özellikler, pin konfigürasyonları, performans çizelgeleri ve uygulama yönergeleri dahil olmak üzere kritik veriler içerir.

Sürdürülebilirlik Raporu

TI, 2023 Yıllık Sürdürülebilirlik Raporu'nda ayrıntılı olarak belirtildiği üzere sürdürülebilirlik ve enerji verimliliği konusunda kararlıdır

. Bu rapor, TI'ın çevresel, sosyal ve yönetişim girişimlerine ilişkin çabalarını özetlemekte ve şirketin teknoloji ve ürünleri aracılığıyla olumlu bir etki yaratma konusundaki kararlılığını yansıtmaktadır.

Satış Destek

Ürünler ve hizmetler hakkında sorularınız veya tasarım konusunda yardım almak için TI'ın satış destek ekibi uzman tavsiyesi ve çözümler sunmak için hazırdır

. Satış ekibiyle iletişim kurmak, belirli uygulama zorluklarını ele almaya ve özel öneriler sunmaya yardımcı olabilir.

Kariyer Fırsatları

TI, en son akıllı teknolojilere odaklanan bir ekibe katılarak geleceklerini dönüştürmek isteyen bireyler için fırsatlar sunuyor

. Çalışanlar, TI'ın bir parçası olarak sektörü ileriye taşıyacak yenilikçi çözümlerin şekillendirilmesine katkıda bulunurlar.

Topluluk ve İnovasyon

TI, yenilikçiliği teşvik eden ve farklı bakış açılarına saygı duyan kapsayıcı bir ortamı teşvik ederek büyür

. Şirketin kültürü, teknik engelleri aşmak ve rekabetçi ürünler geliştirmek için gerekli özellikler olan merak ve kararlılığı teşvik etmektedir. Daha fazla bilgi ve bu kaynaklara erişim için kullanıcılar TI'ın resmi web sitesini ziyaret edebilir ve sağlanan bağlantılar üzerinden ilgili araç ve belgelere gidebilirler.