fevgin

Параметрический стабилизатор на TL431

15 сообщений в этой теме

fevgin    4

Вот стандартная схема включения микросхемы TL431 для получения параметрического стабилизатора напряжения.

5b00a451ce5d4_TL431.png.0c2269447b5d380d9dd1decd23dd590e.png

Но согласно блок-схеме этой микросхемы:

5b00a4bd055b0_-LM431.png.81b6ae5ea9dc7530e89ff0ce0ccebd2d.png

если на управляющем выводе REF будет напряжение от 2,5В и выше, то выводы ANODE и CATHODE будут "соединены" открытым внутренним выходным транзистором. Получается, что при этом нагрузка, которая подключается к выходу этого стабилизатора напряжения, будет зашунтирована.

Если честно, я уже голову изломал, но нигде в интернете описание данного момента я не нашёл.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Lexter    219
18 минут назад, fevgin сказал:

нигде в интернете описание данного момента я не нашёл.

Как только вы увидите отрицательную обратную связь с выхода TL431 на её вход REF, всё у вас сразу встанет на свои места.

Если напряжение на входе REF станет больше 2,5В, выходной транзистор действительно откроется и напряжение на входе делителя R1 R2 начнёт уменьшаться, пока напряжение на входе REF не станет равно точно 2,5 В. Транзистор при этом будет в активном режиме, т.е. будет эквивалентом такого резистора, чтобы точно поддерживать равенство напряжений на входе REF и опорного источника 2,5В. В этом и есть смысл стабилизации.

Рассчёт этого стабилизатора примитивно простой: делитель R1 R2 рассчитывается так, чтобы при нужном напряжении на выходе, напряжение на входе REF было равно напряжению внутреннего опорного источника напряжения, т.е. 2,5В. Например, если на выходе требуется стабилизированные 5,0В, то резисторы должны быть одинаковыми.

Изменено пользователем Lexter
  • Лайк 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
fevgin    4

Ну вот, хоть кто-то более или менее направил в нужном направлении. Lexter, спасибо. Почему-то при описании для начинающих про то, что надо увидеть в такой схеме ООС, нигде не указывается.

5b011e3272327_1_TL431.thumb.jpg.ac0075776eb543f85b6e00afe5aaa0e5.jpg

 

 

5b011f497025a_2_.thumb.jpg.0240ffe4542b3ed2528da169a126f4ec.jpg

Изначально входное напряжение Uвх=0. Затем оно постепенно увеличивается. Заодно увеличиваются и напряжения Uделит и Uref. И как только Uref станет равно 2,5В компаратор выдаст на своём выходе положительное напряжение, которое подаётся на базу встроенного транзистора. Этот транзистор откроется. Моментальных процессов не бывает и, если рассматривать момент открытия транзистора в очень "растянутом" масштабе, то можно будет видеть, что транзистор открывается постепенно. Значит сопротивление RB-E, уменьшится "практически до нуля" тоже не моментально, а начнёт постепенно уменьшаться (в рамках нашего "растянутого" масштаба).

Сопротивление RB-E уменьшается -->> общее сопротивление [R1-R2-RB-E] уменьшается -->> напряжение Uделит уменьшается -->> напряжение Uref уменьшается -->> компаратор перестанет выдавать положительное напряжение на своём выходе -->> внутренний транзистор начнёт закрываться (сопротивление RB-E увеличивается) -->> ...

И т.д.

Но получается, что, если была бы возможность увидеть, например, Uref в "растянутом" масштабе, то мы бы увидели колебания (как на моём втором рисунке).

===

Интересно, какое "внутримикросхемное" напряжение питание у компаратора?

Изменено пользователем fevgin

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
KomSoft    273

Очень маленькое, учитывпя, что есть версия на 1.25 опорного (только редкая). И учтите, что компаратор-треугольник - это не более, чем УГО, а собран он на транзисторах, и его "питание" тоже понятие условное.

  • Лайк 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Falconist    5 004

Начнем с того, что данный стабилизатор является НЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИМ, а чисто ШУНТОВЫМ.

"Параметрические" стабилизаторы - это те, в которых выходное напряжение определяется исключительно параметрами их компонентов. А именно, стабилитронов. Если, скажем, вследствие технологического разброса при изготовлении, стабилитрон, маркированный, как на 5,6 В реально имеет напряжение зенеровского пробоя 5,7 В, то и стабилизированное с его помощью напряжение тоже будет равно 5,7 В.  Обратная же связь в TL431 позволяет установить любое нужное выходное напряжение. 

К параметрическим стабилизаторам относятся и снабженные умощняющим проходным транзистором, поскольку выходное напряжение опять же определяется только параметрами используемых компонентов (в основном - стабилитрона):

simplest_stabilizer.png

http://www.club155.ru/stabilizers-highload

Что же касается термина "шунтовый", то он означает, что стабилизирующий напряжение элемент (будь это просто стабилитрон или TL431) установлен параллельно нагрузке и шунтирует ее. Т.е., приведенная выше схема является параметрическим, но НЕ шунтовым стабилизатором.

  • Лайк 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
fevgin    4

А что насчёт моих рассуждений о колебаниях Uref? Оно действительно ли имеет место быть? Если да, то можно ли его увидеть осциллографом?

Изменено пользователем fevgin

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
LazyEd    59
3 часа назад, Falconist сказал:

Начнем с того, что данный стабилизатор является НЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИМ, а чисто ШУНТОВЫМ.

Давайте не путать теплое с мягким.
Линейные стабилизаторы делятся по способу подключения нагрузки  - на последовательные и параллельные (шунтовые)
по способу стабилизации  - на параметрические и компенсационные.

Т.ч. шунтовой стабилизатор может быть и параметрическим и компенсационным.
В случае ТС имеем параллельный компенсационный стабилизатор.

 

  • Лайк 1

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Falconist    5 004

Можно. Если Ваш осциллограф может регистрировать единицы милливольт. А то и микровольты.

5 минут назад, LazyEd сказал:

В случае ТС имеем параллельный компенсационный стабилизатор

Параллельный, но шунтовый. Учите матчасть. И куда Вы подевали термин "параметрический"?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
LazyEd    59

Это одно и то же.

5 минут назад, LazyEd сказал:

параллельные (шунтовые)

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Falconist    5 004
5 минут назад, LazyEd сказал:

одно и то же

И против чего же Вы тогда возражаете?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
LazyEd    59

А я не возражаю, просто Ваше высказывание  "является НЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИМ, а чисто ШУНТОВЫМ" сродни " не рыба, а чисто жареное". Так сказать, продукт сравнивается со способом приготовления.

Изменено пользователем LazyEd

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Lexter    219
5 часов назад, fevgin сказал:

о колебаниях Uref ... можно ли его увидеть осциллографом?

Колебания в схемах с ООС можно увидеть, если схема рассчинана или собрана неправильно (например, где-то большая паразитная ёмкость). Это самовозбуждение. Обычно же выбирают достаточно большим коэффициент усиления и обеспечивают необходимую фазовую зарактеристику , чтобы процесс регулирования был апериодическим (почитайте, что это такое). При этом всю нестабильность схемы "загоняют" ниже уровня тепловых шумов. Поэтому на выходе стабилизатора вы увидите не синусоиду, а небольшой шум.

Изменено пользователем Lexter

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
6 часов назад, fevgin сказал:

А что насчёт моих рассуждений о колебаниях Uref?

 

18 часов назад, fevgin сказал:

то выводы ANODE и CATHODE будут "соединены" открытым внутренним выходным транзистором. Получается, что при этом нагрузка, которая подключается к выходу этого стабилизатора напряжения, будет зашунтирована

Транзистор не открывается/закрывается полностью, как переключатель. Он ведёт себя как переменный резистор. Его эквивалентное сопротивление колеблется плавно в противофазе с колебаниями входного напряжения, поэтому на выходе сохраняется постоянное напряжение.

 

А та переменная составляющая порядка милливольт, что в реале бывает на выходе стабилизаторов -- следствие иных процессов (собственных шумов стабилитрона, паразитной генерации в результате фазового сдвига цепи ООС, небесконечного коэффициента сглаживания пульсаций).

 

Термином компаратор тут обозначается аналоговое вычитающее устройство, а не пороговое типа триггера. Это ОУ, на выходе которого разница между входным и опорным напряжением.

 

А то, что вы имели в виду -- это релейная стабилизация, срабатывающая именно по порогу и действительно создающая периодические колебания вых. напряжения в зависимости от нагрузки.

Изменено пользователем Пентагрид

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
fevgin    4
1 час назад, Пентагрид сказал:

Транзистор не открывается/закрывается полностью, как переключатель. Он ведёт себя как переменный резистор. Его эквивалентное сопротивление колеблется плавно в противофазе с колебаниями входного напряжения, поэтому на выходе сохраняется постоянное напряжение.

Это если на базу биполярного транзистора будет подаваться плавно меняющееся напряжение. Но ведь в данном случае на базу подаётся напряжение от выхода ОУ, которое будет равно либо максимальному напряжению питания этого ОУ, либо минимальному.

Если на неинвертирующий вход будет подано напряжение, меньше, чем VREF, т.е. меньше, чем +2,5В, тогда на выходе ОУ (а значит и на базе выходного транзистора) либо ноль, либо отрицательное напряжение (если ОУ имеет двуполярное напряжение питания). И транзистор полностью закрыт.

Если на неинвертирующий вход ОУ будет подаваться напряжение +2,5В и более, тогда на выходе ОУ будет положительное напряжение питания этого ОУ и выходной транзистор будет полностью открыт.

А значит выходной транзистор работает в ключевом режиме.

Или я ошибаюсь?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Мне следовало сказать не "ОУ", а "вычитатель на ОУ". В ОУ без ограничения коэффициента усиления малейшая разница усиливается в миллион раз, но ограничивается напряжением питания. Это режим компаратора с порогом, определяемым опорным напряжением. А в вычитателе задаётся определённый коэффициент усиления. В простейшем случае, результат равен именно разнице входных напряжений, которая всегда меньше напряжения питания. Следовательно, транзистор не сможет открыться на полную. А раз не открывается на полную и не закрывается на совсем, тот тут не ключевой режим, а линейный.

Главное тут то, что транзистор играет роль элемента с регулируемым сопротивлением, а не просто ключа. Результирующее напряжение на выходе вычитателя (схемы сравнения, если угодно) задаёт ток Iк, который будет протекать через транзистор. Т.е. при таком-то напряжении между коллектором и эмиттером Uкэ и указанном Iк транзистор играет роль сопротивления R=Uкэ/Iк. То есть транзистор работает в линейном режиме.

Обратите внимание на блок-схему.

Если напряжение повысилось, то выходное значение также повышается, транзистор пропорционально приоткрывается, в результате результирующее сопротивление нижней части делителя напряжения (сам регулятор и нагрузка) падает, напряжение также падает до нормального.

Если напряжение понизилось, то транзистор прикрывается, в результате повышается сопротивление нижней части делителя и напряжение возвращается в нормальное состояние.

Указанные процессы представляются как нечто последовательное, идущее друг за другом. Но на самом деле всё это происходит одновременно, и никаких задержек нет, чтобы говорить о переменной составляющей.

 

Другое дело -- релейная стабилизация, где происходит именно то, что вы описываете. Например, в повышающем преобразователе накачка продолжается до тех пор, пока выходное напряжение не дойдёт до нужного уровня, тогда срабатывает компаратор и накачка прекращается до тех пор, пока напряжение не упадёт до некоторого меньшего уровня, после чего накачка возобновляется. Тут всё происходит именно в ключевом режиме -- есть накачка или нету накачки.

screenshot1.jpg.351d8f9b47c12539a7c03e65bf803ffa.jpg

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас


  • Сообщения

    • Так в чем проблема? Собственно диод в структуре имеет еще сопротивление базы. На самом деле идеальный диод в реальном диоде лишь часть.
    • У них даже ножки разные на изгиб, слева сильно уж мягкие
    • @zoog Про провода .. Всякий раз вскрывая крышку усилителя из 70х или  80х удивляюсь. Ну  все не по фен-шую. Провода тонкие и не свиты, да еще и длинные , трансы дохлые, еще и темброблок не ахти какой прилеплен. А вот звучат очень даже не плохо. И динамика есть и разрешение. а ВХОД У АППАРАТОВ БЫЛ НА 250-300 МВ. Да еще и фон коррекотр..это вообще отдельная тема. При этом ничего не фонит и не гудит. Может быть тема наводок от выходных на сигнальные провода слегка "раздута"?  У меня в зоопарке есть Марантц. А30 я когда на нем включаю "Симфонические танцы" Рахманинова или "Время вперед!" Свиридова барабаны звучат очень аутентично ))  
    • @radio.elektronik  а песню Высоцкого не трогайте и не приплетайте к своим умолишенным бредням.
    • Господа. Позвольте вас научить ПРАВИЛЬНО спорить с умалишёнными. Итак... Радиоэлектроник. Ты идиот. Причем клинический. Ты уходишь от ответа, переиначивайте сказанное и оскорбляешь участников. Ты не сделал ни одного опыта из варианта: "я собрал такую-то установку и получил КОНКРЕТНО ТАКИЕ результаты. Перепроверьте пожалуйста и объясните нестыковки. В рамках классической физики". Ты начал вопить, что это всё ложь, обман и провокация. Не приложив НИ ОДНОЙ такой цепочки. Не показав своей измерительной базы, оснащения  и условий эксперимента . Ты голословное назвал всех идиотами и заблудшими овцами. Поэтому иди отсюда. Лучше всего в психиатрическую клинику.  Просто форум не позволяет послать тебя прямо на х... И всем участникам форума я советую сделать так же. Он же не слушает. Просто спорит. 
    • Но я уже всё сделал. Ищу союзников. К тому же не верю в благородство официальной науки.
    • Мы в курсе Поэтому я и предлагаю мерять всем одним прибором, который есть почти у каждого - китайским транзистор-тестером.