シャントレギュレータTL431のしくみ、データシート、アプリケーション

この投稿では、シャントレギュレータICがSMPS回路で通常どのように機能するかを学びます。人気のあるTL431デバイスの例を取り上げ、いくつかのアプリケーションノートを通じて電子回路での使用を理解しようとしています。

電気的仕様

技術的にはデバイス TL431 はプログラマブルシャントレギュレータと呼ばれ、簡単に言えば、調整可能なツェナーダイオードとして理解できます。

その仕様とアプリケーションノートについてもっと学びましょう。

TL431は、次の主な機能に起因しています。

• 出力電圧は、2.5V（最小基準）から最大36ボルトまで設定可能またはプログラム可能です。
• 出力インピーダンスは低ダイナミック、約0.2オーム。
• 最大100mAまでのシンク電流処理能力
• 通常のツェナーとは異なり、ノイズの発生はごくわずかです。
• 応答を超高速に切り替えます。

IC TL431はどのように機能しますか？

TL431は、（BC547などの）調整可能またはプログラム可能な電圧レギュレータのような3ピントランジスタです。
出力電圧は、デバイスの指定されたピン配列の両端にある2つの抵抗を使用して寸法を決めることができます。

次の図は、デバイスの内部ブロック図とピン配列の指定を示しています。

次の図は、実際のデバイスのピン配列を示しています。このデバイスを実際の回路に構成する方法を見てみましょう。

TL431を使用した回路例

以下の回路は、上記のデバイスTL431を一般的なシャントレギュレータとして使用する方法を示しています。

上の図は、わずか2、3の抵抗を使用して、TL431を2.5v〜36vの出力を生成するためのシャントレギュレータとして配線する方法を示しています。 R1は、出力電圧を調整するために使用される可変抵抗器です。

電源の正の入力の直列抵抗は、オームの法則を使用して計算できます。

R = Vi / I = Vi / 0.1

ここで、Viは35 V未満でなければならない電源入力です。0.1または100mAはICの最大シャント電流仕様であり、Rはオーム単位の抵抗です。

シャントレギュレータ抵抗の計算

次の式は、シャント電圧を固定するために使用されるさまざまなコンポーネントの値を取得するのに適しています。

Vo =（1 + R1 / R2）Vref

78XXをデバイスと組み合わせて使用​​する必要がある場合は、次の回路を使用できます。

TL431カソードのグランドは、78XXのグランドピンに接続されています。 78XX ICからの出力は、出力電圧を決定する分圧器ネットワークに接続されています。

部品は、図に示す式で識別できます。

上記の構成は、出力で最大100mAの電流に制限されています。より高い電流を得るために、次の回路に示すように、トランジスタバッファを使用することができます。

上の図では、ほとんどの部品配置は最初のシャントレギュレータの設計と似ていますが、ここではカソードに正の抵抗があり、ポイントが接続されたバッファトランジスタのベーストリガーにもなります。

出力電流は、トランジスタがシンクできる電流の大きさに依存します。

上の図では、値が記載されていない2つの抵抗を見ることができます。1つは入力電源ラインと直列で、もう1つはPNPトランジスタのベースにあります。

入力側の抵抗は、PNPトランジスタによってシンクまたはシャントできる最大許容電流を制限します。これは、最初のTL431レギュレータ図で前述したのと同じ方法で計算できます。この抵抗は、出力での短絡によるトランジスタの焼損からトランジスタを保護します。

トランジスタのベースにある抵抗は重要ではなく、1kから4k7の間で任意に選択できます。

ICTL431の適用分野

上記の構成は、正確な電圧設定とリファレンスが必要な場所ならどこでも使用できますが、接続されたオプトカプラーの正確なリファレンス電圧を生成するために、今日のSMPS回路で広く使用されており、SMPSの入力MOSFETに調整を促します。出力電圧を正確に希望のレベルにします。

詳細については、にアクセスしてください https://www.fairchildsemi.com/ds/TL/TL431A.pdf