TL431 Fuente de corriente constante

  

¿Cómo explicar este circuito.?

Comience desde cero imaginando que el transistor no está conduciendo. El voltaje en Rs es cero y, por lo tanto, el TL431 es un circuito abierto, pero eso es un problema porque si fuera un circuito abierto (off), habría una corriente de base decente en el transistor e Io sería grande.

De acuerdo, véalo de otra manera, el TL431 está conduciendo porque Rs tiene suficiente voltaje debido a que el transistor está encendido. Oye, pero esto también está mal porque si el TL431 estuviera conduciendo, no habría voltaje en la base del transistor y por lo tanto no está conduciendo y Rs no tiene voltaje a través de él.

La respuesta de los Ricitos de oro: el transistor está conduciendo lo suficiente como para permitir que se desarrollen 2.5 v en Rs, lo que a su vez está comenzando a encender el TL431 y, si se encendía demasiado, la corriente se reduciría a través de Rs y esto contrarrestaría el TL431 enciende demasiado.

Se llama retroalimentación negativa.

1. El desglose es más adecuadamente "desglose hacia adelante" si lo consideras como un zener, el cátodo es negativo. Ese no es el modo de funcionamiento normal, en cualquier caso. Normalmente, usted desea que el cátodo sea positivo y, al dividir el voltaje en el cátodo hacia abajo, puede hacer que el IC regule cualquier voltaje desde 2.5V (sin divisor) hasta 36V (voltaje máximo).

2. El voltaje del cátodo al ánodo siempre debe ser al menos Vref, por lo que el circuito siempre tendrá algo de voltaje para funcionar.

3. En el caso del sumidero de corriente, el voltaje en el cátodo será Vref + Vbe (Vbe del BJT) cuando esté regulando. El transistor interno desvía la corriente de la resistencia a la base BJT para mantener la entrada de referencia del TL431 en Vref.

En términos generales:

• Vref - > Io: tener una referencia de voltaje conocida Vref se puede usar para generar CUALQUIER corriente, si Vref controla de alguna manera una resistencia conocida (Io = Vref / R).

• Vref - > Vo : tener una referencia de voltaje conocida Vref se puede usar para generar CUALQUIER otro voltaje, si Vref se puede usar de alguna manera para impulsar una resistencia conocida (por lo que se conoce la corriente: I = Vref / R) y luego esa corriente ( o un espejo del mismo) pasa por otra resistencia Ro, creando el nuevo voltaje: Vo = IRo.

El TL431 es simplemente la referencia de voltaje y el bloque de construcción de realimentación que se puede aplicar en los escenarios mencionados anteriormente.

ElcomportamientoessimplementequecuandoREF>(Vref+ANODE),elNPN-BJTintentaráatraermáscorrientealdisminuirsuresistenciaefectiva(porqueelamplificadoroperacionalproporcionarámásVbe),ycuandoREF<(Vref+ANODE),elNPN-BJTintentaráextraermenoscorrienteaumentandosuresistenciainterna(porqueelamplificadoroperacionalproporcionarámenosVbe).

SiesteefectoseusacomounbuclederetroalimentaciónnegativaqueafectalaentradaREF,entonceselsistemaintentaráalcanzarunequilibriodondeREF=Vref+ANODE.

Enelcasocitadodegenerarunacorrientedesalida("constante actual-sumidero"):

[Tenga en cuenta que la caída en Rs es REF y ANODE es GND (define 0V)]

Funciona porque si la caída en Rs (REF) es menor que Vref (2.5V), entonces el BJT interno aumentará su resistencia, reducirá la corriente de base del BJT externo, por lo que el BJT externo tendrá más base actual, que aumenta su corriente de emisora, lo que hace que la caída de Rs aumente (por lo tanto, REF aumenta). Resumen: {REF > Vref} hace una disminución de REF.

Por otra parte, si la caída en Rs (REF) es mayor que Vref (2.5V), entonces el BJT interno disminuirá su resistencia, derivando más corriente, por lo que la base del BJT externo recibe menos corriente, por lo que la corriente del emisor es menor, por lo que se cae menos voltaje en Rs, disminuyendo RES. Resumen: {REF < Vref} hace un aumento de REF.

Por lo tanto, en el equilibrio REF = Vref (2.5V). Como se conoce la caída de Rs y Rs, entonces se conoce la corriente del colector, que es su corriente de salida. Básicamente, puede configurar la corriente de salida seleccionando Rs (Io = 2.5V / Rs).

En realidad, NO hay una falla en este dispositivo, a menos que intentes usarlo al revés y los diodos de protección acorten la salida o cualquier otra forma que anule su propósito, que es emular un Zener programable utilizando lo que se llama un circuito de diodo Bandgap. Utilizando un diseño simétrico inteligente desarrollado a mediados de los años 60, este voltaje de referencia se ha utilizado en 3 reguladores terminales con un amortiguador compensado de temperatura compensada de 2.5 V con una respuesta casi ideal.

Utiliza algunas relaciones matemáticas ingeniosas en la geometría de las áreas del transistor, por lo que la compensación de voltaje térmico NTC de un transistor coincide con un efecto térmico PTC utilizando una relación de corriente diferencial y una geometría. No voy a entrar en mucho detalle aquí, pero al usar múltiplos de ganancia y celdas de transistores de cierta área y forma en paralelo, tamaño, esta relación especial con "humo" y espejos de corriente genera casi una combinación perfecta de coeficiente de temperatura y voltaje constante en 2.495 V.

gracias a la constante de Boltzmann y a muchos ingenieros, también es popular un nuevo diseño con voltajes de referencia de < 1V, pero en 2010 y 2012, otro ingeniero mejoró el coeficiente de temperatura por debajo de 3.9uV / 'C agregando otro Op Amp y más inteligente ratios.

El esquema interno anterior muestra los voltajes en cada nodo del TL431.

TI tiene una hoja de cálculo para usar esta parte en un bucle de retroalimentación controlado de segundo orden para seleccionar una salida de voltaje para un SMPS de retorno de alto voltaje con todas las características del bucle de filtro optimizadas para una alta estabilidad.

Algunos detalles del grupo de soporte de TI, lo que ayudará a comprender ...

punto importante que pregunté es ¿Cuál es la relación del diodo con la operación de TL431?

enlace

En TL431. El diodo mostrado no se mantiene intencionalmente.

"El diodo es inevitable con la tecnología de proceso de TL431. El diodo también hace que el dispositivo sea similar a un diodo Zener que pasa corriente en un modo de polarización directa".

"en realidad, en TL431, no hay Vz ni avería, es solo BJT activándose"