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    286
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    354

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    5 342

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    71
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    5 342

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    71

Это одно и то же.

5 минут назад, LazyEd сказал:

параллельные (шунтовые)

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Falconist    5 342
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    71

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    286
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

    • Уменьшить ток через светодиоды, тогда и перегорать перестанут. Ибо нафиг нужен такой "хороший" светильник, в который надо ещё городить такие огороды.
    • для начала надо задаться коэффициентом заполнения импульсов на катодах диодной сборки на входе дросселя-интегратора. Отсюда уже можно просто посчитать все остальное. Выходное напряжения ИИП связано с амплитудой импульсов на катодах диодной сборки через коэфф. заполнения: Uвых=Кзап*Uвыпр_а. Это примерно соответствует амплитуде напряжения на вторичке без потерь на диодах. Для нестабилизированного ИИП, Кзап будет равен ~0,9-0.95. Потому, что форма напряжения на катодах диодной сборки почти без пауз (только дедтайм). Поэтому, амплитуду напряжения на катодах можно принять 45/0,9..0,95. В Вашем случае, это будет ~50В (без выбросов). Для стабилизированного ИИП, Кзап будет меняться в зависимости от сетевого напряжения. При низкой сети, для компенсации снижения амплитуды напряжения импульсов, К зап должен вырасти до максимума 0,9-0,95. При нормальной и высокой сети, Кзап, соотв. должен понизится, чтобы дать на выходе LC-интегратора тот же результат Uвых. Поэтому, рабочий Кзап (при номинальном напряжении питания) выбирают с запасом на понижения напряжения и просадку на выходе. В AT, ATX он был 5В/10В=0,5. Почему такой низкий Кзап? Наверное, для обеспечения запаса работоспособности при сильной просадке/НЧ пульсациях напряжения на сетевых электролитах (их часто "недодают"). Для нормального ИИП, можно выбрать Кзап больше, 0,6-0,7. Если выбрать еще больше, то при низкой сети может возникать просадка с выходом из стабилизации напряжения. Поэтому, в стабилизированном ИИП, амплитуда на катодах диодной сборки должна быть 45/0,6~75В без выбросов. Остается полученную амплитуду на катодах диодной сборки умножить на 2, если схема двухтактная с двумя полуобмотками и получить: Для нестабилизированного ИИП - около 2*50=100В (без выбросов) обратного напряжения на диоде. Диод на 150В вполне проходит.  Для стабилизированного ИИП - около 2*75В=150В (без выбросов) обратного напряжения на диоде. Диод на 150В не подходит, он пробьется. Если выход мостовой, тогда обратное напряжение не удваивается, а примерно равно амплитуде напряжения на вторичке. Для нестабилизированного ИИП - около 50В (без выбросов) обратного напряжения на диоде. Диод на 150В вполне проходит.  Для стабилизированного ИИП - около 75В (без выбросов) обратного напряжения на диоде. Диод на 150В тоже подходит. Можно использовать даже 100В диоды (MBR20100).
    • А вообще-то я поступаю проще. Когда мотаем трансформатор сервиса проверяем первичную обмотку на предмет к.з., обрыва и т.д.
    • Гость Хохол
      В архиве xlsx-ка, для расчёта сложного делителя. В формулу добавлен коэффициент k - определяет "приоритетность стабилизации" канала U1 (чем больше k, тем выше приоритет U1, при k=1, приоритеты каналов равны). R3(kU2(U1-Uref)+U1(U2-Uref))/Uref=U1R2=kU2R1 Сложный делитель.rar