Reguladores de Tensão e LDOsEm produção

TL431LP

Fabricante: Texas Instruments

Dados retirados do datasheet: Texas Instruments SLVS543, revisão Rev. S, maio de 2024

Regulador shunt ajustável de precisão programável de 2.495V a 36V, capacidade de corrente de catodo de 1mA a 100mA e impedância dinâmica típica de 0.2Ω em encapsulamento TO-92 de 3 pinos.

EncapsulamentosTO-92
Tensão de alimentação2.495 – 36 V
Faixa de temperatura0 – 70 °C
Datasheet Oficial (PDF)

Visão Geral Técnica

01

Visão Geral Técnica

O TL431 é um regulador de tensão shunt ajustável de precisão de três terminais fabricado pela Texas Instruments (Documento SLVS543S, revisado em maio de 2024). Acondicionado em encapsulamento through-hole TO-92 (LP) com pinagem REF-ANODE-CATHODE (Pino 1 REF, Pino 2 Anodo, Pino 3 Catodo), oferece transição nítida de condução e atua como um amplificador operacional de coletor aberto com referência interna de bandgap de 2.495V. A tensão de saída pode ser programada de Vref (2.495V) até 36V com dois resistores externos. As especificações fundamentais incluem tensão de referência de 2.495V (2.440V a 2.550V no grau padrão), baixa corrente de entrada de referência de 2µA típica (4µA máx.), corrente mínima de regulação de 0.4mA típica (1.0mA máx.), corrente contínua de catodo de até 100mA e impedância dinâmica de saída típica de 0.2Ω. O TL431 é amplamente empregado em fontes de referência de tensão, reguladores lineares shunt, monitores de subtensão/sobretensão e malhas de realimentação com acoplador óptico em fontes chaveadas (SMPS).

Pinagem do Encapsulamento e Funções Alternativas

Pinagem interativa e funções dos pinos do encapsulamento TO-92-3.

Diagrama de pinagem interativoSuperior

TL431LP: ilustração do encapsulamento TO-92Pinagem interativa e funções dos pinos do encapsulamento TO-92.1: REF2: ANODE3: CATHODE

Ilustração do encapsulamento, não um desenho mecânico cotado.

3 / 3 pinos
#Nome do pinoTipoTolerante a 5VFunções alternativas / detalhes
REFanalog inSim
Terminal de entrada de tensão de referência (limiar Vref = 2.495V nominal relativo ao Anodo; corrente Iref ~2 µA típica)
ANODEground—
Terminal de anodo (conectado ao terra/comum do circuito GND; referência interna comum)
CATHODEpassive—
Terminal de catodo do shunt (terminal de absorção de corrente; regula de Vref até 36V com corrente operacional de 1mA a 100mA)

Especificações Principais

Atributos paramétricos

ParâmetroMín.TípicoMáx.UnidadeCondição de teste
Tensão de referência(Vref)2.442.4952.55VVKA = Vref, IKA = 10 mA, com TA = 25°C
Deriva térmica da tensão de referência(delta_Vref_temp)—1434mVVKA = Vref, IKA = 10 mA, TA = 0°C a 70°C
Razão de variação de Vref para variação da tensão de catodo(delta_Vref_delta_VKA)—-1.4-2.7mV/VIKA = 10 mA, delta_VKA = 10 V a Vref, TA = 25°C
Corrente de entrada de referência(Iref)—2.04µAIKA = 10 mA, R1 = 10 kΩ, R2 = aberto, TA = 25°C
Deriva térmica da corrente de entrada de referência(delta_Iref_temp)—0.41.2µAIKA = 10 mA, R1 = 10 kΩ, R2 = aberto, TA = 0°C a 70°C
Corrente mínima de catodo para regulação(Imin)—0.41mAVKA = Vref, com TA = 25°C
Corrente de catodo no estado de corte(Ioff)—0.11µAVKA = 36 V, Vref = 0 V, com TA = 25°C
Impedância dinâmica(ZKA)—0.20.5ΩVKA = Vref, IKA = 1 mA a 100 mA, f <= 1 kHz, TA = 25°C

Valores Máximos Absolutos

Tensão de alimentação máx. (VDD/VCC)37 V
Corrente máx. de saída / por pino150 mA
Temperatura de armazenamento-65 – 150 °C
Resistência térmica θJA (TO-92)140 °C/W
Resistência térmica θJC (TO-92)50 °C/W

Gotchas e Cuidados de Engenharia

Ressalvas reais de hardware, restrições de layout de PCB e erratas do silício a conhecer antes de fabricar.

Crítico

Instabilidade com carga capacitiva (limite de estabilidade ativa)

O TL431 pode oscilar ao alimentar cargas puramente capacitivas conectadas diretamente entre os terminais de catodo e anodo sem amortecimento em série. As curvas de estabilidade do datasheet (Figura 9-14 em SLVS543S) demonstram que capacitâncias na faixa de aproximadamente 10nF a 3µF (conforme a corrente IKA e a tensão VKA) provocam instabilidade condicional e oscilações parasitas na saída.

Mitigação

Evite instalar capacitores puros entre 10nF e 3µF diretamente entre catodo e anodo. Mantenha capacitâncias pequenas (CL < 10nF para desacoplamento de RF), use capacitores grandes (CL > 10µF) com ESR suficiente ou insira um resistor de amortecimento em série (1Ω a 10Ω) com o capacitor para operar fora da zona de oscilação.

Crítico

Requisito de corrente mínima de catodo (1.0 mA para regulação plena)

Diferente de um diodo Zener passivo convencional, o TL431 possui circuitos ativos internos e um amplificador operacional que demandam corrente de catodo mínima de 0.4mA típica e até 1.0mA máxima em temperatura para sustentar a regulação. Caso a corrente caia abaixo de 1mA, o ganho de malha se perde e a tensão de catodo sobe para o nível da alimentação não regulada.

Mitigação

Dimensione o resistor série RSUP de modo que, na tensão mínima de entrada VSUP(min) e máxima corrente de carga ILOAD(max), a corrente IKA permaneça estritamente acima de 1.0mA (recomenda-se projetar corrente de repouso de 2mA a 5mA para margem segura).

Aviso

Erro por corrente de entrada de referência com resistores altos

A equação de saída do TL431 é VO = Vref * (1 + R1 / R2) + Iref * R1. O pino REF drena uma corrente de polarização Iref (2µA típica, até 4µA a 25°C, com deriva de até 1.2µA na temperatura). Resistores excessivamente altos (R1 > 100kΩ) geram erro apreciável e deriva térmica na tensão regulada através do termo Iref * R1.

Mitigação

Projete a corrente do divisor resistivo Idiv = Vref / R2 para ser pelo menos 100 vezes maior que Iref (preferencialmente Idiv >= 200µA a 1mA). Escolher R2 <= 10kΩ assegura que a variação de Iref contribua com menos de 0.1% de erro na tensão de saída.

Circuitos de Aplicação

Referência de tensão shunt precisa com TL431

Topologia: Regulador de tensão shunt programável com resistor de polarização em série e divisor resistivo.

Ver esquemaAbrir no Web CAD Editor

Documentação Oficial e Datasheets Citados

Datasheets primários de fabricantes de semicondutores, erratas e notas de aplicação.

DATASHEETTexas Instruments

TL431x, TL432x Precision Programmable Reference

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