Dans cet article, nous apprenons comment un circuit intégré de régulateur shunt fonctionne généralement dans les circuits SMPS. Nous prenons l'exemple du populaire appareil TL431 et essayons de comprendre son utilisation dans les circuits électroniques à travers quelques-unes de ses notes d'application.
Spécifications électriques
Techniquement l'appareil TL431 est appelé un régulateur shunt programmable, en termes simples, il peut être compris comme une diode Zener réglable.
Apprenons-en plus sur ses spécifications et ses notes d'application.
Le TL431 est attribué aux principales caractéristiques suivantes:
- Tension de sortie réglable ou programmable de 2,5 V (référence minimale) à 36 volts.
- Impédance de sortie faible dynamique, environ 0,2 Ohm.
- Capacité de traitement du courant de puits jusqu'à 100 mA maximum
- Contrairement aux zeners normaux, la génération de bruit est négligeable.
- Réponse de commutation ultra-rapide.
Comment fonctionne l'IC TL431?
Le TL431 est un régulateur de tension réglable ou programmable de type transistor à trois broches (comme le BC547).
La tension de sortie peut être dimensionnée en utilisant seulement deux résistances sur les broches spécifiées de l'appareil.
Le schéma ci-dessous montre le schéma fonctionnel interne de l'appareil ainsi que les désignations des broches.
Le schéma suivant indique les broches de l'appareil réel. Voyons comment cet appareil peut être configuré en circuits pratiques.
Exemples de circuits utilisant TL431
Le circuit ci-dessous montre comment le dispositif TL431 ci-dessus peut être utilisé comme régulateur shunt typique.
La figure ci-dessus montre comment, à l'aide de seulement quelques résistances, le TL431 peut être câblé en tant que régulateur shunt pour générer des sorties entre 2,5 V et 36 V. R1 est une résistance variable utilisée pour régler la tension de sortie.
La résistance série à l'entrée positive de l'alimentation peut être calculée en utilisant la loi d'Ohm:
R = Vi / I = Vi / 0,1
Ici, Vi est l'entrée d'alimentation qui doit être inférieure à 35 V. Le 0,1 ou 100 mA est la spécification de courant de shuntage maximum du circuit intégré, et R est la résistance en Ohms.
Calcul des résistances de régulateur shunt
La formule suivante est valable pour acquérir les valeurs des différents composants utilisés pour fixer la tension shunt.
Vo = (1 + R1 / R2) Vref
Dans le cas où un 78XX doit être utilisé en conjonction avec l'appareil, le circuit suivant peut être utilisé:
La masse de la cathode TL431 est connectée à la broche de masse du 78XX. La sortie du 78XX IC est connectée au réseau diviseur de potentiel qui détermine la tension de sortie.
Les pièces peuvent être identifiées grâce à la formule indiquée dans le diagramme.
Les configurations ci-dessus sont limitées à un courant maximum de 100 mA à la sortie. Pour obtenir un courant plus élevé, un tampon à transistor peut être utilisé, comme indiqué dans le circuit suivant.
Dans le schéma ci-dessus, la plupart du placement des pièces est similaire à la conception du premier régulateur shunt, sauf qu'ici la cathode est pourvue d'une résistance au positif et le point devient également le déclencheur de base du transistor tampon connecté.
Le courant de sortie dépendra de l'amplitude du courant que le transistor est capable d'absorber.
Dans le schéma ci-dessus, on peut voir deux résistances dont les valeurs ne sont pas mentionnées, une en série avec la ligne d'alimentation d'entrée, une autre à la base du transistor PNP.
La résistance côté entrée limite le courant maximum tolérable qui peut être absorbé ou shunté par le transistor PNP. Cela peut être calculé de la même manière que celle décrite précédemment pour le premier diagramme du régulateur TL431. Cette résistance protège le transistor de la combustion due à un court-circuit à la sortie.
La résistance à la base du transistor n'est pas critique et peut arbitrairement sélectionner n'importe quoi entre 1k et 4k7.
Domaines d'application de l'IC TL431
Bien que les configurations ci-dessus puissent être utilisées dans n'importe quel endroit où un réglage de tension de précision et des références peuvent être nécessaires, elles sont largement utilisées dans les circuits SMPS de nos jours pour générer une tension de référence précise pour l'optocoupleur connecté, qui à son tour invite le mosfet d'entrée du SMPS à réguler la tension de sortie avec précision aux niveaux souhaités.
Pour plus d'informations, veuillez consulter https://www.fairchildsemi.com/ds/TL/TL431A.pdf
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