Аналог стабилитрона на ИМС TL431 и транзисторе
Мощный (высокотоковый) заменитель стабилитрона (диода Зенера) с регулируемым напряжением стабилизации. Онлайн калькулятор для
расчёта элементов
Описываемые в статье полупроводниковые аналоги диода Зенера позволяют убить сразу двух зайцев:
1. Получить недорогой прибор с регулируемым и очень стабильным (по отношению к изменениям температуры и тока) напряжением пробоя;
2. Увеличить максимальные значения стабилизируемых токов до недостижимых для простого Зенера величин.
Рис.1 Схемы включения стабилитрона, а также его аналогов на ИМС TL431 с балластным резистором
На Рис.1 изображены схемы включения простого диода зенера, а также его аналогов, выполненных на TL431, к источнику входного нестабилизированного напряжения
через балластный (токозадающий) резистор (Rб). Ничто не мешает заменить этот резистор источником тока, что только улучшит выходные характеристики указанных
стабилитронов.
Схемы аналогов диодов Зенера на ИМС TL431, приведённые на Рис.1, являются штатными и описаны в datasheet-е на данную микросхему.
Величина максимального тока, допускающая работу с простым диодом зенера (Рис.1 а)), определяется паспортными характеристиками стабилитрона. Для средней
схемы (Рис.1 б))
этот ток ограничен значением 100 мА (максимальный катодный ток TL431), а вот для правой схемы (Рис.1 в)) он определяется предельным током коллектора
транзистора Т1, который при соответствующем выборе полупроводника может быть очень высоким.
На Рис.2 приведены осциллограммы, отражающие зависимость изменения величины напряжения на стабилитроне (Uвых. стаб.) от входного уровня
(Uвх. нестаб.).
Рис.2 Зависимость величины выходного напряжения на стабилитроне от изменения входного уровня
Для наглядности входное напряжение изменяется по линейному закону от 0 до 8 вольт, напряжение пробоя стабилитронов установлено на уровне 4 В.
Формула для вычисления напряжения стабилизации в зависимости от номиналов резисторов приведена на Рис.1 и выглядит следующим образом:
Uвых = 2.495(1 + R1/R2).
Эта формула точна при условии того, что ток, протекающий через делитель R1, R2, значительно превышает опорный ток Iref = 2μA, указанный в характеристиках TL431.
Точно такое же требование предъявляется и для сохранения высоких параметров температурной стабильности TL431, поэтому значение тока через делитель должно как минимум в
100 раз превышать величину тока Iref, то есть быть – не менее 0,2 мА.
При таком условии ток через делитель определяется по формуле:
Iдел = Uвых/(R1 + R2).
При заданном токе стабилизации, протекающем через стабилитрон (либо аналог стабилитрона), сопротивление балластного (токозадающего) резистора (Rб) всегда равно:
Rб = (Uвх - Uвых) /Iст .
Номинал резистора R3 (Рис.1 в)) составляет несколько сотен ом и выбирается из соображений того, чтобы катодный ток TL431 не опускался ниже 1 мА.
А теперь приведём простой онлайн калькулятор для расчёта элементов описанных выше аналогов стабилитронов:
Расчёт резисторов для аналогов стабилитронов на TL431
При необходимости откорректировать значение тока через делитель R1, R2 следует изменить номинал резистора R2.
|
