TL431 Corriente de hundimiento constante

El regulador ajusta su voltaje de cátodo para mantener un voltaje constante en la entrada de referencia. Es como una tensión de referencia más un amplificador operacional con un transistor.

Eltransistorexternocontrolarálacorrientedependiendodelatensióndebase.Entonces,alcontrolarelvoltajeenelemisor(dondeestáconectadalaentradaREF),lacorrientedelcolector(queesaproximadamenteel99.5%delacorrientedelemisor)secontrolademaneraefectivadentrodeunafraccióndel1%,siemprequenosequedesincumplimientovoltaje.LacorrientedelcolectorseráaproximadamenteVref/R2,oaproximadamente2.495V/R2

HayerroreslevesporquelagananciadeltransistornoesinfinitaylaentradaREFdibujaunpardemicroamperios,peroesunsumiderodecorrientebastantebueno.ElcolectornopuedellegaraVref,porloqueelvoltajemínimodelcolectoresaproximadamente2.6V,loquesignificaqueelvoltajeatravésdeunacargaa+5nopuedesermásqueaproximadamente2.4V/I.

Tengaencuentaquelacorrientecollectoresloquesecontrolacomoconstante.Elbloquedecircuitoesunsumiderodecorrienteconstante.SimidelacorrientedelcolectoryabreR4,entonceslacorrientedelcolectornodeberíacambiar(amenosqueexcedaelrangopermitidodevoltajesenelcolector).

Enestecaso,lacorrientees2.495V/220\$\Omega\$=11.34mA.Laresistenciadecargamáxima(recopiladora+5)esaproximadamente2.4V/11.34mA=211\$\Omega\$.Cuandosuperasesaresistenciayanotienesunsumiderodecorrienteconstante.Porlotanto,sucircuitocon1Knoesunejemplodetrabajoútil.

Lacorrientedelemisorcomounaconsecuenciatambiénesconstante,peroesbastanteinútil,yaquecambiaconR2,porloqueesmásunvoltajeestablecidoenunaresistencia.

AquíhayunarápidasimulacióndeLTspiceconunaresistenciade100ohmioscomocarga:

Ic(Q1):  0.0113147   device_current

Reduzca la resistencia de 100 ohmios (R3) a 0 ohmios y tenemos:

Ic(Q1):  0.0113152   device_current

Es un sumidero actual bastante bueno . La resistencia de salida (idealmente sería infinita) es de aproximadamente 2M \ $ \ Omega \ $.

De manera similar, si incremento la tensión de alimentación a 10 V con R3 constante a 100 ohmios, obtengo:

Ic(Q1):  0.0113529

Entonces, aproximadamente + 0.06% por regulación de línea de voltios. Eso podría mejorarse aumentando R2. Con R2 = 1K, la regulación de la línea se mejora a + 0.01% / voltio y la regulación de la carga también es ligeramente mejor.

Quizás no entiendas el uso del TL431 y cómo funciona. En el fondo es un regulador de voltaje de tipo derivación, un diodo Zener ajustable. Suministra una corriente segura a través de una resistencia desde una fuente de voltaje que se encuentra dentro de los límites seguros del TL431. Al colocar resistores o un limpiador de bote de ajuste en el pin de control, y los pines CW y CCW en el cátodo y el ánodo, el cátodo se convierte en un múltiplo de la relación \ $ (1 + R1 / R2 {\ cdot} 2.50) \ $.

Por sí solo puede ser una referencia de voltaje ajustable, pero muy estable. Para obtener una pinza de corriente o un sumidero de corriente constante, se necesita un transistor para formar un bucle de realimentación. Su pdf de esta parte los muestra en detalle. Siempre que tenga una resistencia (Re) desde el pin de control hasta el ánodo, el cátodo se mantendrá lo más positivo posible hasta que el transistor (NPN) conduzca suficiente corriente como para que el Vdrop a través de la resistencia del emisor (Re) sea igual a la tensión de referencia interna de 2,5 voltios de El TL431. La corriente se fija o se fija en 2.5 / Re.

Este mismo circuito puede actuar como una pinza de corriente porque no permitirá que fluya más corriente en el colector NPN que lo que crea la caída de 2.5 voltios en la resistencia Re. La corriente está "bloqueada" incluso si el voltaje aumenta hasta los límites seguros del transistor, que podría ser un MJE340 de 300 voltios.

El NPN podría reemplazarse con un MOSFET de canal N con una calificación de 700 voltios. Tenga en cuenta que el voltaje del colector / drenaje puede ser separado y mucho más alto de lo que el TL431 necesita para funcionar correctamente. Para controlar un MOSFET, el TL431 necesita una fuente de 12 a 15 voltios para que la compuerta MOSFET pueda alcanzar el voltaje de saturación de +10 V.

Hay muchos ejemplos para usar el TL431 en la hoja de datos, a menudo con transistores externos para aumentar o limitar la corriente suministrada a una carga, así como para controlar la tensión de alimentación.

A menudo se requieren resistencias de precisión no solo para la precisión, sino porque son muy estables a la temperatura, por lo que la tensión / corriente que se configura es las mismas horas más tarde, hasta el 0,1% o más. Tenga cuidado con los potes de recorte de gran valor, ya que tienen una variación de temperatura de ~ 200 ppm C.

No has incluido nada que varíe en tu circuito. Por supuesto que la corriente será constante.

Un sumidero de corriente constante consume la misma corriente a medida que varía el voltaje. Una forma de analizar esto es determinar la resistencia de señal pequeña, dV / dI. Para una fuente de corriente constante, esto será muy alto.