01
Besleme ve giriş filtreleme
P1 giriş portuna nominal 10 V regülesiz veya ön regüleli DC gerilim uygulanır. Seramik kondansatör C1 (100 nF, 50 V), hat gürültüsünü ve dalgalanmasını bastırmak için doğrudan girişte yüksek frekanslı dekuplaj sağlar.
Güç Kaynakları ve Regülatörler
TL431 Hassas Paralel Gerilim Referansı
470 Ω öngerilim direnci ve 10 kΩ / 10 kΩ gerilim bölücü ile 10 V hattan nominal 5.0 V üreten Texas Instruments TL431 programlanabilir hassas paralel gerilim referansı şeması.
- Nominal çalışma gerilimi
- 10 V nominal (uygun R3 seçimiyle 8 V ila 15 V arasında çalışır)
- Bileşenler
- 5
- Formüller
- 3
- Tuzaklar
- 4
Devreye genel bakış
- Nominal çalışma gerilimi
- 10 V nominal (uygun R3 seçimiyle 8 V ila 15 V arasında çalışır)
- Bileşenler
- 5
- Formüller
- 3
- Tuzaklar
- 4
Elektriksel değerlerini ve bağlantılarını görmek için yukarıdaki şemadan herhangi bir bileşene tıklayın.
Devreye genel bakış
Bu devre, Texas Instruments SLVS543S veri sayfasındaki Şekil 9-3 klasik programlanabilir paralel regülatörü uygular. TL431, dahili bandgap ve açık kolektörlü NPN Darlington çıkış transistörünü süren işlemsel hata amplifikatörü aracılığıyla REF terminalinde 2.495 V gerilim tutan hassas bir paralel referans görevi görür. Hassas dirençli bölücü (R1 ve R2), nominal çıkış gerilimini 5.01 V (yaklaşık 5.0 V) olarak belirler. Seri direnç R3 (470 Ω), 10 V giriş gerilimini düşürerek 1.0 mA minimum katot akımı gereksiniminin (Imin) üzerinde yaklaşık 10.4 mA katot öngerilim akımı sağlar. Giriş kondansatörü C1 (100 nF), hat geçiş dalgalanmalarını filtreler. Devrenin kararlılığı için kapasitif yük sınırına (TI Şekil 8-16) uyulmalı ve 10 nF ila 3 µF arasındaki yasaklı bölgede doğrudan kapasitif yük bağlamaktan kaçınılmalıdır.
Temel Teknik Özellikler
| Nominal çalışma gerilimi | 10 V nominal (uygun R3 seçimiyle 8 V ila 15 V arasında çalışır) |
|---|---|
| Regüleli çıkış gerilimi | ≈ 5.01 V nominal hesaplama (2.495 V * 2 + 2 µA * 10 kΩ) |
| Referans gerilimi (Vref) | 2.495 V nominal; standart sınıf için 2.440 V ila 2.550 V (TI SLVS543S §6.5) |
| Katot akımı (IK) | ≈ Yüksüz durumda nominal 10.4 mA (güvenli çalışma aralığı: 1.0 mA ila 100 mA) |
| Geri besleme bölücü akımı | ≈ 250 µA (hesaplanan Vref / R2 = 2.495 V / 10 kΩ) |
| Seri öngerilim direnci (R3) | 470 Ω, 1%, 0.25 W (nominal güç kaybı ≈ 53 mW) |
| Dinamik empedans (|ZKA|) | 0.2 Ω tipik, 0.5 Ω maksimum (f < 1 kHz) |
Çalışma Prensibi ve Teorik Analiz
02
Seri balast öngerilim direnci
R3 direnci (470 Ω, 1%, 1/4 W), 10 V giriş ile 5.0 V regüleli katot düğümü arasına bağlanır. R3 üzerindeki 5.0 V gerilim düşümüyle sağlanan toplam akım I_RS = (10 V - 5.0 V) / 470 Ω ≈ 10.64 mA olur. Bu akım geri besleme bölücüsü (≈ 0.25 mA), TL431 katodu (≈ 10.39 mA) ve P2 çıkışına bağlı harici yük arasında paylaşılır.
03
Gerilim ayarlama ve referans geri beslemesi
Dahili hata amplifikatörü, 1 numaralı pindeki (REF) gerilimi dahili 2.495 V sıcaklık kompanzasyonlu bandgap referansı ile karşılaştırır. Çıkış gerilimi R1 ve R2 tarafından V_O = V_ref * (1 + R1/R2) + I_ref * R1 denklemine göre programlanır. R1 = 10 kΩ, R2 = 10 kΩ ve I_ref ≈ 2 µA değerleriyle nominal çıkış 2.495 V * 2 + 20 mV = 5.01 V ≈ 5.0 V olur.
04
Paralel regülasyon mekanizması
V_OUT hafifçe yükselirse V_REF 2.495 V değerini aşar ve dahili amplifikatörün çıkış NPN transistörünün beyz akımını artırmasına neden olur. Transistör 2 numaralı pin (ANODE) üzerinden GND hattına daha fazla katot akımı aktararak seri direnç R3 üzerindeki gerilim düşümünü artırır ve V_OUT değerini hedeflenen noktaya çeker. Tersine V_OUT düşerse transistör daha az iletir ve regülasyonu dengeler.
05
Döngü kararlılığı ve kapasitif yükleme
Tasarım Denklemleri ve Hesaplama Formülleri
Programlanan çıkış gerilimi
VO = Vref · (1 + R1R2) + Iref · R1
Referans gerilim bölücüsü ve giriş öngerilim akımına göre regüleli çıkış gerilimini hesaplar.
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| Vref | Dahili referans gerilimi | 2.495V |
| R1 | Üst bölücü direnci | 10000Ω |
| R2 | Alt bölücü direnci | 10000Ω |
| Iref | Referans giriş akımı | 2e-6A |
Seri balast direnci akımı
IRS = VI − VOR3
Seri balast direnci üzerinden paralel regülatöre ve yüke iletilen toplam akım.
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| VI | Giriş besleme gerilimi | 10V |
| VO | Regüleli çıkış gerilimi | 5.01V |
| R3 | Seri öngerilim direnci | 470Ω |
Katot çalışma akımı
IK = IRS − VrefR2 − IL
TL431 katodundan geçen akım. Her koşulda >= 1.0 mA seviyesinde kalmalıdır.
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| IRS | Balast direnci akımı | 10.64mA |
| Vref | Referans gerilimi | 2.495V |
| R2 | Alt bölücü direnci | 10kΩ |
| IL | Harici yük akımı | 0mA |
Malzeme Listesi (BOM)
Bu devreyi kurmak için gereken tüm parçalar. Şemada incelemek için bir referans tanımlayıcı seçin.
| Ref. | Bileşen | Değer | Kılıf | Devredeki rolü | Kaynak |
|---|---|---|---|---|---|
| Hassas programlanabilir paralel regülatör Texas Instruments TL431LP, SLVS543S Rev. S; bacak 1 REF, bacak 2 ANODE, bacak 3 CATHODE. | TL431LP | TO-92 | Paralel gerilim regülatörü ve hata amplifikatörü | Hassas programlanabilir paralel regülatör: pin yapısı ve veri sayfası | |
| Seri öngerilim direnci Seçilen 470 Ω, 1%, 0.25 W. 10 V girişte nominal ≈ 53 mW güç harcar. | 470Ω | Axial / 0805 | Giriş akımını sınırlar ve katot çalışma noktasını belirler | — | |
| Üst bölücü direnci 10 kΩ, 0.1% veya 1%, 0.125 W. R2 ile birlikte nominal çıkış oranını belirler. | 10kΩ | Axial / 0805 | Çıkış gerilimi belirleme bölücüsünün üst kolu | — | |
| Alt bölücü direnci 10 kΩ, 0.1% veya 1%, 0.125 W. GND hattına göre Vref = 2.495 V gerilimini sabitler. | 10kΩ | Axial / 0805 | Çıkış gerilimi belirleme bölücüsünün alt kolu | — | |
| Giriş besleme dekuplaj kondansatörü 100 nF, 50 V seramik X7R. P1 ve R3 giriş düğümünün yakınına yerleştirilir. | 100nF | Radial / 0805 | Giriş besleme geçiş dalgalanmalarını filtreleme | — |
Pratik Uygulama Alanları ve Kullanım Senaryoları
Analog-dijital dönüştürücüler (ADC) için hassas 5.0 V referans gerilimi
Karşılaştırıcılar ve sensör eşik ağları için kararlı gerilim referansı
Paralel regülasyon ve bandgap geri beslemesi için temel eğitim devresi
Kritik Tasarım Tuzakları ve Mühendislik İpuçları
Gerçek montajlarda karşılaşılan tuzaklar ve her birinin çözümü.
Kapasitif yük kararsızlığı ve sınır bölgesi salınımı
Katot ve anot arasına 10 nF ila 3 µF arasında doğrudan dekuplaj kondansatörü bağlanması faz marjı kaybından dolayı sürekli yüksek frekanslı parazitik salınıma yol açar (TI SLVS543S Şekil 8-16).
Önlem
Çıkışı kondansatörsüz bırakın (saf dirençli bölücü) veya normal elektrolitik ESR (0.5 ila 2 Ω) değerine sahip CL ≥ 10 µF kondansatör kullanın. Seramik kondansatör zorunluysa seri 1 ila 3 Ω sönümleme direnci ekleyin.
Minimum katot akımının altına düşme ve regülasyon kaybı
Dahili bandgap ve karşılaştırıcı devreleri minimum Imin = 1.0 mA katot akımı gerektirir. Yük akımı IL değeri IRS - 1.0 mA değerini aşarsa IK akımı 1.0 mA altına düşer ve regülasyon tamamen bozulur.
Önlem
Maksimum yük akımı ve minimum giriş geriliminde IRS - IL farkının >= 1.5 mA olmasını sağlayacak şekilde R3 direncini boyutlandırın. 10 mA üzerindeki yükler için harici bir PNP geçiş transistörü kullanın.
Yüksek değerli bölücü dirençleri ve öngerilim hatası
Akımı azaltmak için çok yüksek değerli bölücü dirençler (örneğin R1, R2 > 100 kΩ) kullanılması, Iref referans giriş akımının (4 µA değerine kadar) ve sıcaklık kaymasının yarattığı hatayı büyütür.
Önlem
R1 ve R2 dirençlerini bölücü akımı Iref değerinin en az 100 katı (IDIV >= 200 µA) olacak şekilde seçin. Seçilen 10 kΩ dirençler 250 µA çekerek Iref ofsetini yalnızca 20 mV seviyesinde tutar.
Kısa devre durumunda seri direncin güç kaybı
Çıkış yanlışlıkla toprağa kısa devre edilirse 10 V beslemenin tamamı R3 üzerine düşer ve harcanan güç (10 V)^2 / 470 Ω = 213 mW değerine yükselir.
Önlem
R3 direncini en az 0.25 W (1/4 W) güç değerinde belirleyin; böylece devre termal hasar görmeden sürekli çıkış kısa devrelerine dayanabilir.
Birincil kaynaklar
Bu sayfanın doğru kalmasına yardım edin
Bu devreyi kurdunuz, simüle ettiniz veya incelediniz mi? Onaylayın ya da yanlış bir parça, değer veya bağlantıyı bildirin.
GitHub'da bu sayfanın önceden doldurulduğu herkese açık bir form açar; ücretsiz bir GitHub hesabı gerekir. Bildirimler ve onaylar nasıl işler
İlgili Devre Şemaları
±15 V İzlemeli Simetrik Besleme (LM7815 / LM7915)
TI LM79xx veri sayfasındaki ±15 V, 1 A izlemeli regülatör: tam −15 V’a ayarlanmış bir LM7915 ve toprak pini bir LM307 op-amp tarafından sürülen bir LM7815; böylece pozitif hat negatif hattın aynısı olur.
LM2596 Adım Düşürücü Buck Dönüştürücü (5V / 3A)
Minimum harici bileşenle 7V–40V DC kaynaktan 3A'e kadar sürekli yükte 5V regüle çıkış sağlayan 150 kHz yüksek verimli adım düşürücü anahtarlamalı regülatör.
LM317 Ayarlanabilir Pozitif Lineer Voltaj Regülatörü
TI LM317KCS kullanan, nominal girişi 12V olan ayarlanabilir DC gerilim devresi. Hesaplanan 9V'a kadar ayar noktaları önerilen 3V payı korur; kullanılabilir akım için yük ve termal bütçe değerlendirilmelidir.