टीएल431: Difference between revisions
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TL431 तीन-टर्मिनल समायोज्य परिशुद्धता रैखिक नियामक शंट नियामक एकीकृत सर्किट है। बाहरी [[ वोल्टेज विभक्त |धारा विभक्त]] के उपयोग से, टीएल431 100 एमए तक की धाराओं पर 2.5 से 36 वी तक के धारा को नियंत्रित कर सकता है। नाममात्र 2.495 वी स्तर से संदर्भ धारा का विशिष्ट प्रारंभिक विचलन मिलीवोल्ट में मापा जाता है, अधिकतम सबसे निकृष्ट स्थिति विचलन दसियों मिलीवोल्ट में मापा जाता है। सर्किट सीधे पावर ट्रांजिस्टर को नियंत्रित कर सकता है; पावर एमओएस ट्रांजिस्टर के साथ टीएल431 के संयोजन का उपयोग उच्च दक्षता, अधिक अर्घ्य ड्रॉपआउट रैखिक नियामकों में किया जाता है। टीएल431 इनपुट और आउटपुट नेटवर्क के ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक कपलिंग के साथ स्विच-मोड बिजली आपूर्ति के लिए वास्तविक उद्योग [[तकनीकी मानक|मानक]] [[त्रुटि प्रवर्धक]] सर्किट है। | TL431 तीन-टर्मिनल समायोज्य परिशुद्धता रैखिक नियामक शंट नियामक एकीकृत सर्किट है। बाहरी [[ वोल्टेज विभक्त |धारा विभक्त]] के उपयोग से, टीएल431 100 एमए तक की धाराओं पर 2.5 से 36 वी तक के धारा को नियंत्रित कर सकता है। नाममात्र 2.495 वी स्तर से संदर्भ धारा का विशिष्ट प्रारंभिक विचलन मिलीवोल्ट में मापा जाता है, अधिकतम सबसे निकृष्ट स्थिति विचलन दसियों मिलीवोल्ट में मापा जाता है। सर्किट सीधे पावर ट्रांजिस्टर को नियंत्रित कर सकता है; पावर एमओएस ट्रांजिस्टर के साथ टीएल431 के संयोजन का उपयोग उच्च दक्षता, अधिक अर्घ्य ड्रॉपआउट रैखिक नियामकों में किया जाता है। टीएल431 इनपुट और आउटपुट नेटवर्क के ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक कपलिंग के साथ स्विच-मोड बिजली आपूर्ति के लिए वास्तविक उद्योग [[तकनीकी मानक|मानक]] [[त्रुटि प्रवर्धक]] सर्किट है। | ||
[[ टेक्सस उपकरण ]] | [[ टेक्सस उपकरण ]] ने 1977 में TL431 प्रस्तुत किया। 21वे दशक में, मूल TL431 कई क्लोन और डेरिवेटिव (TL432, ATL431, KA431, LM431, TS431, 142ЕН19 और अन्य) के साथ उत्पादन में बना हुआ है। ये कार्यात्मक रूप से समान सर्किट [[डाई (एकीकृत सर्किट)]] आकार और लेआउट, परिशुद्धता और गति विशेषताओं, न्यूनतम ऑपरेटिंग धाराओं और सुरक्षित ऑपरेटिंग क्षेत्रों में अत्यधिक भिन्न हो सकते हैं। | ||
==निर्माण एवं संचालन== | ==निर्माण एवं संचालन== | ||
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जब वी<sub>REF</sub> 2.5 वी थ्रेशोल्ड (वर्तमान-धारा वक्र पर बिंदु ए) से सुरक्षित रूप से नीचे है, आउटपुट ट्रांजिस्टर बंद है। अवशिष्ट कैथोड-एनोड वर्तमान I<sub>CA</sub>, फ्रंट-एंड सर्किट को फीड करते हुए, 100 और 200 μA के भीतर रहता है।{{sfn|Basso|2012|p=387}} जब वी<sub>REF</sub> दहलीज के करीब पहुंचता है, मैं<sub>CA</sub> 300-500 μA तक बढ़ जाता है, लेकिन आउटपुट ट्रांजिस्टर बंद रहता है।{{sfn|Basso|2012|p=387}} अपनी सीमा (बिंदु बी) पर पहुंचने पर, आउटपुट ट्रांजिस्टर धीरे से खुलता है, और आई<sub>CA</sub> लगभग 30 mA/V की दर से बढ़ना शुरू होता है।{{sfn|Basso|2012|p=387}} जब वी<sub>REF</sub> सीमा से लगभग 3 mV अधिक है, और I<sub>CA</sub> 500 तक पहुँच जाता है{{endash}}600 μA (बिंदु C), [[ transconductance ]] तेजी से 1.0 तक बढ़ जाता है{{endash}}1.4 ए/वी.{{sfn|Basso|2012|p=387}} इस बिंदु से ऊपर टीएल431 अपने सामान्य, उच्च ट्रांसकंडक्टेंस मोड में काम करता है और आसानी से [[वोल्टेज-से-वर्तमान कनवर्टर|धारा-से-वर्तमान कनवर्टर]]|डिफरेंशियल धारा से सिंगल-एंडेड करंट कनवर्टर मॉडल के साथ अनुमानित किया जा सकता है।{{sfn|Basso|2012|p=383}}{{sfn|Basso|2012|p=387}} करंट तब तक बढ़ता है जब तक कैथोड को नियंत्रण इनपुट से जोड़ने वाला नकारात्मक फीडबैक लूप V को स्थिर नहीं कर देता<sub>REF</sub> किसी बिंदु पर दहलीज से ऊपर। यह बिंदु (वी<sub>ref</sub>) वास्तव में, संपूर्ण नियामक का संदर्भ धारा है।{{sfn|Basso|2012|p=388}}{{sfn|Zhanyou Sha|2015|p=154}} वैकल्पिक रूप से, टीएल431 तुलनित्र के रूप में फीडबैक के बिना, या [[श्मिट ट्रिगर]] के रूप में सकारात्मक फीडबैक के साथ काम कर सकता है; ऐसे अनुप्रयोगों में I<sub>CA</sub> केवल एनोड लोड और बिजली आपूर्ति क्षमता द्वारा सीमित है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=20}} | जब वी<sub>REF</sub> 2.5 वी थ्रेशोल्ड (वर्तमान-धारा वक्र पर बिंदु ए) से सुरक्षित रूप से नीचे है, आउटपुट ट्रांजिस्टर बंद है। अवशिष्ट कैथोड-एनोड वर्तमान I<sub>CA</sub>, फ्रंट-एंड सर्किट को फीड करते हुए, 100 और 200 μA के भीतर रहता है।{{sfn|Basso|2012|p=387}} जब वी<sub>REF</sub> दहलीज के करीब पहुंचता है, मैं<sub>CA</sub> 300-500 μA तक बढ़ जाता है, लेकिन आउटपुट ट्रांजिस्टर बंद रहता है।{{sfn|Basso|2012|p=387}} अपनी सीमा (बिंदु बी) पर पहुंचने पर, आउटपुट ट्रांजिस्टर धीरे से खुलता है, और आई<sub>CA</sub> लगभग 30 mA/V की दर से बढ़ना शुरू होता है।{{sfn|Basso|2012|p=387}} जब वी<sub>REF</sub> सीमा से लगभग 3 mV अधिक है, और I<sub>CA</sub> 500 तक पहुँच जाता है{{endash}}600 μA (बिंदु C), [[ transconductance ]] तेजी से 1.0 तक बढ़ जाता है{{endash}}1.4 ए/वी.{{sfn|Basso|2012|p=387}} इस बिंदु से ऊपर टीएल431 अपने सामान्य, उच्च ट्रांसकंडक्टेंस मोड में काम करता है और आसानी से [[वोल्टेज-से-वर्तमान कनवर्टर|धारा-से-वर्तमान कनवर्टर]]|डिफरेंशियल धारा से सिंगल-एंडेड करंट कनवर्टर मॉडल के साथ अनुमानित किया जा सकता है।{{sfn|Basso|2012|p=383}}{{sfn|Basso|2012|p=387}} करंट तब तक बढ़ता है जब तक कैथोड को नियंत्रण इनपुट से जोड़ने वाला नकारात्मक फीडबैक लूप V को स्थिर नहीं कर देता<sub>REF</sub> किसी बिंदु पर दहलीज से ऊपर। यह बिंदु (वी<sub>ref</sub>) वास्तव में, संपूर्ण नियामक का संदर्भ धारा है।{{sfn|Basso|2012|p=388}}{{sfn|Zhanyou Sha|2015|p=154}} वैकल्पिक रूप से, टीएल431 तुलनित्र के रूप में फीडबैक के बिना, या [[श्मिट ट्रिगर]] के रूप में सकारात्मक फीडबैक के साथ काम कर सकता है; ऐसे अनुप्रयोगों में I<sub>CA</sub> केवल एनोड लोड और बिजली आपूर्ति क्षमता द्वारा सीमित है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=20}} | ||
संदर्भ इनपुट वर्तमान I<sub>REF</sub> I से स्वतंत्र है<sub>CA</sub> और लगभग 2 μA पर | संदर्भ इनपुट वर्तमान I<sub>REF</sub> I से स्वतंत्र है<sub>CA</sub> और लगभग 2 μA पर अत्यधिक स्थिर है। नेटवर्क फीडिंग संदर्भ इनपुट इस मात्रा (4 μA या अधिक) से कम से कम दोगुना स्रोत प्राप्त करने में सक्षम होना चाहिए; हैंगिंग आरईएफ इनपुट के साथ संचालन निषिद्ध है लेकिन इससे टीएल431 को सीधे नुकसान नहीं होगा।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=20}} यह किसी भी पिन पर खुले सर्किट, किसी भी पिन के ग्राउंड पर शॉर्ट सर्किट, या पिन के किसी भी जोड़े के बीच शॉर्ट सर्किट से बचेगा, बशर्ते कि पिनों पर धारा सुरक्षा सीमा के भीतर रहे।{{sfn|Zamora|2018|p=4}} | ||
== परिशुद्धता == | == परिशुद्धता == | ||
[[File:Tl431 abs temp chart ENG.png|240px|thumb|परीक्षण स्थितियों में संदर्भ धारा बनाम मुक्त-वायु तापमान। डिज़ाइन-केंद्र (मध्य प्लॉट) और सबसे निकृष्ट स्थिति में ±2% का विचलन (ऊपरी और निचले प्लॉट){{sfn|Texas Instruments|2015|p=14}}]]नाममात्र संदर्भ धारा, वी<sub>REF</sub>=2.495 वी, डेटाशीट में बताया गया है, #रैखिक नियामकों में + के परिवेश तापमान पर परीक्षण किया जाता है{{cvt|25|C}}, और मैं<sub>CA</sub>=10 एमए.{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=5—13}} थ्रेसहोल्ड धारा और निम्न-ट्रांसकंडक्टेंस और उच्च-ट्रांसकंडक्टेंस मोड के बीच की सीमा निर्दिष्ट नहीं है और परीक्षण नहीं किया गया है।{{sfn|Basso|2012|p=387}} वास्तविक वी<sub>REF</sub> वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग में विशिष्ट टीएल431 द्वारा बनाए रखा गया चार कारकों के आधार पर 2.495 वी से अधिक या कम हो सकता है: | [[File:Tl431 abs temp chart ENG.png|240px|thumb|परीक्षण स्थितियों में संदर्भ धारा बनाम मुक्त-वायु तापमान। डिज़ाइन-केंद्र (मध्य प्लॉट) और सबसे निकृष्ट स्थिति में ±2% का विचलन (ऊपरी और निचले प्लॉट){{sfn|Texas Instruments|2015|p=14}}]]नाममात्र संदर्भ धारा, वी<sub>REF</sub>=2.495 वी, डेटाशीट में बताया गया है, #रैखिक नियामकों में + के परिवेश तापमान पर परीक्षण किया जाता है{{cvt|25|C}}, और मैं<sub>CA</sub>=10 एमए.{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=5—13}} थ्रेसहोल्ड धारा और निम्न-ट्रांसकंडक्टेंस और उच्च-ट्रांसकंडक्टेंस मोड के बीच की सीमा निर्दिष्ट नहीं है और परीक्षण नहीं किया गया है।{{sfn|Basso|2012|p=387}} वास्तविक वी<sub>REF</sub> वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग में विशिष्ट टीएल431 द्वारा बनाए रखा गया चार कारकों के आधार पर 2.495 वी से अधिक या कम हो सकता है: | ||
* किसी विशिष्ट चिप का व्यक्तिगत प्रारंभिक विचलन। टीएल431 के विभिन्न ग्रेडों के लिए, सामान्य परिस्थितियों में विचलन ±0.5%, ±1%, या ±2% के भीतर है;{{sfn|Texas Instruments|2015|p=1}} | * किसी विशिष्ट चिप का व्यक्तिगत प्रारंभिक विचलन। टीएल431 के विभिन्न ग्रेडों के लिए, सामान्य परिस्थितियों में विचलन ±0.5%, ±1%, या ±2% के भीतर है;{{sfn|Texas Instruments|2015|p=1}} | ||
* [[तापमान]]। बैंडगैप संदर्भ धारा के थर्मल प्लॉट में कूबड़ जैसी आकृति होती है। डिज़ाइन के अनुसार, कूबड़ + पर केंद्रित है{{cvt|25|C}}, जहां वी<sub>REF</sub>=2.495 वी; ऊपर और नीचे +{{cvt|25|C}}, में<sub>REF</sub> धीरे-धीरे कुछ मिलीवोल्ट कम हो जाता है। हालाँकि, यदि कोई विशिष्ट आईसी मानक से | * [[तापमान]]। बैंडगैप संदर्भ धारा के थर्मल प्लॉट में कूबड़ जैसी आकृति होती है। डिज़ाइन के अनुसार, कूबड़ + पर केंद्रित है{{cvt|25|C}}, जहां वी<sub>REF</sub>=2.495 वी; ऊपर और नीचे +{{cvt|25|C}}, में<sub>REF</sub> धीरे-धीरे कुछ मिलीवोल्ट कम हो जाता है। हालाँकि, यदि कोई विशिष्ट आईसी मानक से अत्यधिक हद तक विचलित हो जाता है, तो कूबड़ कम या उच्च तापमान पर स्थानांतरित हो जाता है; सबसे निकृष्ट आउटलेर्स में यह नीरस रूप से बढ़ते या गिरते वक्र में बदल जाता है।{{sfn|Camenzind|2005|pp=7—5, 7—6, 7—7}} {{sfn|Texas Instruments|2015|p=14}} | ||
* {{anchor|openloop}}परिमित [[आउटपुट प्रतिबाधा]] के कारण, वी में परिवर्तन<sub>CA</sub> धारा प्रभावित I<sub>CA</sub> और, परोक्ष रूप से, वी<sub>REF</sub>, ठीक वैसे ही जैसे वे ट्रांजिस्टर या ट्रायोड में करते हैं। किसी दिए गए निश्चित I के लिए<sub>CA</sub>, वी में 1 वी की वृद्धि<sub>CA</sub> ≈1.4 एमवी (सबसे निकृष्ट स्थिति में अधिकतम 2.7 एमवी) के साथ ऑफसेट होना चाहिए{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=5—13}} वी में कमी<sub>REF</sub>. अनुपात μ = 1 वी / 1.4 एमवी ≈ 300-1000, या ≈ 50-60 डीबी डीसी और कम आवृत्तियों पर सैद्धांतिक अधिकतम ओपन-लूप धारा लाभ है;{{sfn|Tepsa|Suntio|2013|p=94}} | * {{anchor|openloop}}परिमित [[आउटपुट प्रतिबाधा]] के कारण, वी में परिवर्तन<sub>CA</sub> धारा प्रभावित I<sub>CA</sub> और, परोक्ष रूप से, वी<sub>REF</sub>, ठीक वैसे ही जैसे वे ट्रांजिस्टर या ट्रायोड में करते हैं। किसी दिए गए निश्चित I के लिए<sub>CA</sub>, वी में 1 वी की वृद्धि<sub>CA</sub> ≈1.4 एमवी (सबसे निकृष्ट स्थिति में अधिकतम 2.7 एमवी) के साथ ऑफसेट होना चाहिए{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=5—13}} वी में कमी<sub>REF</sub>. अनुपात μ = 1 वी / 1.4 एमवी ≈ 300-1000, या ≈ 50-60 डीबी डीसी और कम आवृत्तियों पर सैद्धांतिक अधिकतम ओपन-लूप धारा लाभ है;{{sfn|Tepsa|Suntio|2013|p=94}} | ||
* परिमित ट्रांसकंडक्टेंस के कारण, I में वृद्धि<sub>CA</sub> वी में वृद्धि का कारण बनता है<sub>REF</sub> 0.5-1 mV/mA की दर से।{{sfn|Basso|2012|pp=383, 387}} | * परिमित ट्रांसकंडक्टेंस के कारण, I में वृद्धि<sub>CA</sub> वी में वृद्धि का कारण बनता है<sub>REF</sub> 0.5-1 mV/mA की दर से।{{sfn|Basso|2012|pp=383, 387}} | ||
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2.5 V से अधिक धारा के विनियमन के लिए बाहरी धारा विभक्त की आवश्यकता होती है। डिवाइडर रेसिस्टर्स R2 और R1 के साथ, कैथोड धारा और आउटपुट प्रतिबाधा 1+R2/R1 गुना बढ़ जाती है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=24}} अधिकतम निरंतर, विनियमित धारा 36 V से अधिक नहीं हो सकता; अधिकतम कैथोड-एनोड धारा 37 V तक सीमित है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=4}} ऐतिहासिक रूप से, TL431 को इस एप्लिकेशन को ध्यान में रखते हुए डिजाइन और निर्मित किया गया था, और इसे उच्च लागत, तापमान-मुआवजा वाले जेनर के लिए बेहद आकर्षक प्रतिस्थापन के रूप में विज्ञापित किया गया था।{{sfn|Pippinger|Tobaben|1985|p=6.22}} | 2.5 V से अधिक धारा के विनियमन के लिए बाहरी धारा विभक्त की आवश्यकता होती है। डिवाइडर रेसिस्टर्स R2 और R1 के साथ, कैथोड धारा और आउटपुट प्रतिबाधा 1+R2/R1 गुना बढ़ जाती है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=24}} अधिकतम निरंतर, विनियमित धारा 36 V से अधिक नहीं हो सकता; अधिकतम कैथोड-एनोड धारा 37 V तक सीमित है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=4}} ऐतिहासिक रूप से, TL431 को इस एप्लिकेशन को ध्यान में रखते हुए डिजाइन और निर्मित किया गया था, और इसे उच्च लागत, तापमान-मुआवजा वाले जेनर के लिए बेहद आकर्षक प्रतिस्थापन के रूप में विज्ञापित किया गया था।{{sfn|Pippinger|Tobaben|1985|p=6.22}} | ||
एमिटर फॉलोअर जोड़ने से शंट रेगुलेटर श्रृंखला रेगुलेटर में परिवर्तित हो जाता है। दक्षता औसत दर्जे की है क्योंकि ल एनपीएन-प्रकार ट्रांजिस्टर या [[डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर]] को | एमिटर फॉलोअर जोड़ने से शंट रेगुलेटर श्रृंखला रेगुलेटर में परिवर्तित हो जाता है। दक्षता औसत दर्जे की है क्योंकि ल एनपीएन-प्रकार ट्रांजिस्टर या [[डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर]] को अत्यधिक उच्च कलेक्टर-एमिटर धारा ड्रॉप की आवश्यकता होती है।{{sfn|Dubhashi|1993|p=211}} ल सामान्य-उत्सर्जक पीएनपी-प्रकार ट्रांजिस्टर केवल ≈0.25 वी धारा ड्रॉप के साथ, लेकिन अव्यवहारिक रूप से उच्च आधार धाराओं के साथ, संतृप्ति मोड में सही ढंग से काम कर सकता है।{{sfn|Dubhashi|1993|p=212}} पूरक फीडबैक जोड़ी | कंपाउंड पीएनपी-प्रकार ट्रांजिस्टर को अधिक ड्राइव करंट की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन इसके लिए कम से कम 1 वी धारा ड्रॉप की आवश्यकता होती है।{{sfn|Dubhashi|1993|p=212}} एन-चैनल पावर [[MOSFET]] डिवाइस कम ड्राइव करंट, अधिक कम ड्रॉपआउट धारा और स्थिरता का सर्वोत्तम संयोजन सक्षम करता है।{{sfn|Dubhashi|1993|p=212}} हालाँकि, कम-ड्रॉपआउट MOSFET ऑपरेशन के लिए MOSFET#मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर संरचना को चलाने के लिए अतिरिक्त हाई-साइड धारा स्रोत (योजनाबद्ध में ΔU) की आवश्यकता होती है।{{sfn|Dubhashi|1993|p=212}} | ||
यदि कमी मोड MOSFET का उपयोग किया जाता है तो ΔU को रोका जा सकता है। | यदि कमी मोड MOSFET का उपयोग किया जाता है तो ΔU को रोका जा सकता है। | ||
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विभिन्न निर्माताओं द्वारा टीएल431 के रूप में विपणन किए गए या केए431 या टीएस431 जैसे समान पदनाम वाले ीकृत सर्किट, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स मूल से | विभिन्न निर्माताओं द्वारा टीएल431 के रूप में विपणन किए गए या केए431 या टीएस431 जैसे समान पदनाम वाले ीकृत सर्किट, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स मूल से अत्यधिक भिन्न हो सकते हैं। कभी-कभी अंतर केवल अनिर्दिष्ट मोड में परीक्षण द्वारा ही प्रकट किया जा सकता है; कभी-कभी इसे डेटाशीट में सार्वजनिक रूप से घोषित किया जाता है। उदाहरण के लिए, [[विषय]] टीएल431 में असामान्य रूप से उच्च (सीए. 75 डीबी) डीसी धारा लाभ है, जो 100 हर्ट्ज पर लुढ़कना शुरू हो जाता है; 10 किलोहर्ट्ज़ से अधिक आवृत्तियों पर लाभ मानक पर वापस आ जाता है और मानक 1 मेगाहर्ट्ज आवृत्ति पर ता तक पहुँच जाता है।{{sfn|Tepsa|Suntio|2013|p=94}} SG6105 SMPS नियंत्रक में TL431 के रूप में चिह्नित दो स्वतंत्र नियामक शामिल हैं, लेकिन उनकी अधिकतम I<sub>CA</sub> और वी<sub>CA</sub> क्रमशः केवल 16 वी और 30 एमए हैं; निर्माता परिशुद्धता के लिए इन नियामकों का परीक्षण नहीं करता है।<ref>{{cite journal|title=SG6105 Power Supply Supervisor + Regulator + PWM|last1=System General|date=2004|issue=7|journal=System General Product Specification|pages=1, 5, 6|url=http://www.sg.com.tw/semigp/data/6105/6105-datasheet.pdf|access-date=2020-07-04|archive-date=2020-09-14|archive-url=https://web.archive.org/web/20200914211727/http://www.sg.com.tw/semigp/data/6105/6105-datasheet.pdf|url-status=live}}</ref> | ||
अप्रचलित TL430, TL431 की बदसूरत बहन थी, जिसे टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स द्वारा केवल [[थ्रू-होल तकनीक]] | थ्रू-होल पैकेज में निर्मित किया गया था, और इसमें V था<sub>REF</sub> 2.75 वी का। इसके बैंडगैप संदर्भ को थर्मल रूप से मुआवजा नहीं दिया गया था, और टीएल431 की तुलना में कम सटीक था; आउटपुट चरण में कोई सुरक्षा डायोड नहीं था।<ref>{{cite journal|title=TL430 Adjustable Shunt Regulator|last1=Texas Instruments|date=2005|issue=SLVS050D|journal=Texas Instruments Datasheet|url=http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl430.pdf|access-date=2020-07-04|archive-date=2020-06-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20200620160840/https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl430.pdf|url-status=live}}</ref>{{sfn|Pippinger|Tobaben|1985|p=6.21}} टीएल432 विद्युत रूप से टीएल431 के समान है, केवल सतह-माउंट पैकेज में निर्मित होता है, और अलग पिनआउट होता है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=1}} | अप्रचलित TL430, TL431 की बदसूरत बहन थी, जिसे टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स द्वारा केवल [[थ्रू-होल तकनीक]] | थ्रू-होल पैकेज में निर्मित किया गया था, और इसमें V था<sub>REF</sub> 2.75 वी का। इसके बैंडगैप संदर्भ को थर्मल रूप से मुआवजा नहीं दिया गया था, और टीएल431 की तुलना में कम सटीक था; आउटपुट चरण में कोई सुरक्षा डायोड नहीं था।<ref>{{cite journal|title=TL430 Adjustable Shunt Regulator|last1=Texas Instruments|date=2005|issue=SLVS050D|journal=Texas Instruments Datasheet|url=http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl430.pdf|access-date=2020-07-04|archive-date=2020-06-20|archive-url=https://web.archive.org/web/20200620160840/https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl430.pdf|url-status=live}}</ref>{{sfn|Pippinger|Tobaben|1985|p=6.21}} टीएल432 विद्युत रूप से टीएल431 के समान है, केवल सतह-माउंट पैकेज में निर्मित होता है, और अलग पिनआउट होता है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=1}} | ||
Revision as of 11:32, 29 July 2023
| TL431 | |
|---|---|
| Voltage regulator IC | |
 Equivalent (functional level) schematic | |
| Type | Adjustable shunt voltage regulator |
| Year of introduction | 1977 |
| Original manufacturer | Texas Instruments |
TL431 तीन-टर्मिनल समायोज्य परिशुद्धता रैखिक नियामक शंट नियामक एकीकृत सर्किट है। बाहरी धारा विभक्त के उपयोग से, टीएल431 100 एमए तक की धाराओं पर 2.5 से 36 वी तक के धारा को नियंत्रित कर सकता है। नाममात्र 2.495 वी स्तर से संदर्भ धारा का विशिष्ट प्रारंभिक विचलन मिलीवोल्ट में मापा जाता है, अधिकतम सबसे निकृष्ट स्थिति विचलन दसियों मिलीवोल्ट में मापा जाता है। सर्किट सीधे पावर ट्रांजिस्टर को नियंत्रित कर सकता है; पावर एमओएस ट्रांजिस्टर के साथ टीएल431 के संयोजन का उपयोग उच्च दक्षता, अधिक अर्घ्य ड्रॉपआउट रैखिक नियामकों में किया जाता है। टीएल431 इनपुट और आउटपुट नेटवर्क के ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक कपलिंग के साथ स्विच-मोड बिजली आपूर्ति के लिए वास्तविक उद्योग मानक त्रुटि प्रवर्धक सर्किट है।
टेक्सस उपकरण ने 1977 में TL431 प्रस्तुत किया। 21वे दशक में, मूल TL431 कई क्लोन और डेरिवेटिव (TL432, ATL431, KA431, LM431, TS431, 142ЕН19 और अन्य) के साथ उत्पादन में बना हुआ है। ये कार्यात्मक रूप से समान सर्किट डाई (एकीकृत सर्किट) आकार और लेआउट, परिशुद्धता और गति विशेषताओं, न्यूनतम ऑपरेटिंग धाराओं और सुरक्षित ऑपरेटिंग क्षेत्रों में अत्यधिक भिन्न हो सकते हैं।
निर्माण एवं संचालन
टीएल431 तीन-टर्मिनल द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर स्विच है, जो कार्यात्मक रूप से स्थिर 2.5 वी स्विचिंग थ्रेशोल्ड और कोई स्पष्ट हिस्टैरिसीस के साथ आदर्श एन-प्रकार ट्रांजिस्टर के बराबर है। इस ट्रांजिस्टर के आधार, संग्राहक और उत्सर्जक को पारंपरिक रूप से संदर्भ (आर या आरईएफ), कैथोड (सी) और एनोड (ए) कहा जाता है।[5] सकारात्मक नियंत्रण धारा, वीREF, संदर्भ इनपुट और एनोड के बीच लागू किया जाता है; आउटपुट करंट, ICA, कैथोड से एनोड की ओर बहती है।[5]
कार्यात्मक स्तर पर टीएल431 में 2.5 वी धारा संदर्भ और ओपन-लूप ऑपरेशनल एंप्लीफायर होता है जो संदर्भ के साथ इनपुट नियंत्रण धारा की तुलना करता है।[5] हालाँकि, यह केवल अमूर्तता है: दोनों फ़ंक्शन TL431 के फ्रंट एंड के अंदर अटूट रूप से जुड़े हुए हैं। कोई भौतिक 2.5 वी स्रोत नहीं है: वास्तविक आंतरिक संदर्भ 1.2 वी बैंडगैप धारा संदर्भ (ट्रांजिस्टर टी3, टी4, टी5) द्वारा प्रदान किया जाता है, जो इनपुट एमिटर अनुयायियों टी1, टी6 द्वारा संचालित होता है।[6] यह तब भी सही संचालन को सक्षम बनाता है जब कैथोड-एनोड धारा 2.5 वी से नीचे, लगभग 2.0 वी न्यूनतम तक गिर जाता है। विभेदक एम्पलीफायर दो वर्तमान स्रोतों (T8, T9) से बना है; उनकी धाराओं का सकारात्मक अंतर T10 के आधार में डूब जाता है।[6] आउटपुट खुला कलेक्टर ट्रांजिस्टर, टी11, 100 एमए तक की धाराओं को सिंक कर सकता है, और रिवर्स डायोड के साथ ध्रुवीयता उत्क्रमण से सुरक्षित है।[1][5] सर्किट अत्यधिक करंट या ओवरहीटिंग से सुरक्षा प्रदान नहीं करता है।[1][5]
जब वीREF 2.5 वी थ्रेशोल्ड (वर्तमान-धारा वक्र पर बिंदु ए) से सुरक्षित रूप से नीचे है, आउटपुट ट्रांजिस्टर बंद है। अवशिष्ट कैथोड-एनोड वर्तमान ICA, फ्रंट-एंड सर्किट को फीड करते हुए, 100 और 200 μA के भीतर रहता है।[7] जब वीREF दहलीज के करीब पहुंचता है, मैंCA 300-500 μA तक बढ़ जाता है, लेकिन आउटपुट ट्रांजिस्टर बंद रहता है।[7] अपनी सीमा (बिंदु बी) पर पहुंचने पर, आउटपुट ट्रांजिस्टर धीरे से खुलता है, और आईCA लगभग 30 mA/V की दर से बढ़ना शुरू होता है।[7] जब वीREF सीमा से लगभग 3 mV अधिक है, और ICA 500 तक पहुँच जाता है–600 μA (बिंदु C), transconductance तेजी से 1.0 तक बढ़ जाता है–1.4 ए/वी.[7] इस बिंदु से ऊपर टीएल431 अपने सामान्य, उच्च ट्रांसकंडक्टेंस मोड में काम करता है और आसानी से धारा-से-वर्तमान कनवर्टर|डिफरेंशियल धारा से सिंगल-एंडेड करंट कनवर्टर मॉडल के साथ अनुमानित किया जा सकता है।[8][7] करंट तब तक बढ़ता है जब तक कैथोड को नियंत्रण इनपुट से जोड़ने वाला नकारात्मक फीडबैक लूप V को स्थिर नहीं कर देताREF किसी बिंदु पर दहलीज से ऊपर। यह बिंदु (वीref) वास्तव में, संपूर्ण नियामक का संदर्भ धारा है।[2][9] वैकल्पिक रूप से, टीएल431 तुलनित्र के रूप में फीडबैक के बिना, या श्मिट ट्रिगर के रूप में सकारात्मक फीडबैक के साथ काम कर सकता है; ऐसे अनुप्रयोगों में ICA केवल एनोड लोड और बिजली आपूर्ति क्षमता द्वारा सीमित है।[10]
संदर्भ इनपुट वर्तमान IREF I से स्वतंत्र हैCA और लगभग 2 μA पर अत्यधिक स्थिर है। नेटवर्क फीडिंग संदर्भ इनपुट इस मात्रा (4 μA या अधिक) से कम से कम दोगुना स्रोत प्राप्त करने में सक्षम होना चाहिए; हैंगिंग आरईएफ इनपुट के साथ संचालन निषिद्ध है लेकिन इससे टीएल431 को सीधे नुकसान नहीं होगा।[10] यह किसी भी पिन पर खुले सर्किट, किसी भी पिन के ग्राउंड पर शॉर्ट सर्किट, या पिन के किसी भी जोड़े के बीच शॉर्ट सर्किट से बचेगा, बशर्ते कि पिनों पर धारा सुरक्षा सीमा के भीतर रहे।[11]
परिशुद्धता
नाममात्र संदर्भ धारा, वीREF=2.495 वी, डेटाशीट में बताया गया है, #रैखिक नियामकों में + के परिवेश तापमान पर परीक्षण किया जाता है25 °C (77 °F), और मैंCA=10 एमए.[13] थ्रेसहोल्ड धारा और निम्न-ट्रांसकंडक्टेंस और उच्च-ट्रांसकंडक्टेंस मोड के बीच की सीमा निर्दिष्ट नहीं है और परीक्षण नहीं किया गया है।[7] वास्तविक वीREF वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग में विशिष्ट टीएल431 द्वारा बनाए रखा गया चार कारकों के आधार पर 2.495 वी से अधिक या कम हो सकता है:
- किसी विशिष्ट चिप का व्यक्तिगत प्रारंभिक विचलन। टीएल431 के विभिन्न ग्रेडों के लिए, सामान्य परिस्थितियों में विचलन ±0.5%, ±1%, या ±2% के भीतर है;[14]
- तापमान। बैंडगैप संदर्भ धारा के थर्मल प्लॉट में कूबड़ जैसी आकृति होती है। डिज़ाइन के अनुसार, कूबड़ + पर केंद्रित है25 °C (77 °F), जहां वीREF=2.495 वी; ऊपर और नीचे +25 °C (77 °F), मेंREF धीरे-धीरे कुछ मिलीवोल्ट कम हो जाता है। हालाँकि, यदि कोई विशिष्ट आईसी मानक से अत्यधिक हद तक विचलित हो जाता है, तो कूबड़ कम या उच्च तापमान पर स्थानांतरित हो जाता है; सबसे निकृष्ट आउटलेर्स में यह नीरस रूप से बढ़ते या गिरते वक्र में बदल जाता है।[15] [12]
- परिमित आउटपुट प्रतिबाधा के कारण, वी में परिवर्तनCA धारा प्रभावित ICA और, परोक्ष रूप से, वीREF, ठीक वैसे ही जैसे वे ट्रांजिस्टर या ट्रायोड में करते हैं। किसी दिए गए निश्चित I के लिएCA, वी में 1 वी की वृद्धिCA ≈1.4 एमवी (सबसे निकृष्ट स्थिति में अधिकतम 2.7 एमवी) के साथ ऑफसेट होना चाहिए[13] वी में कमीREF. अनुपात μ = 1 वी / 1.4 एमवी ≈ 300-1000, या ≈ 50-60 डीबी डीसी और कम आवृत्तियों पर सैद्धांतिक अधिकतम ओपन-लूप धारा लाभ है;[16]
- परिमित ट्रांसकंडक्टेंस के कारण, I में वृद्धिCA वी में वृद्धि का कारण बनता हैREF 0.5-1 mV/mA की दर से।[17]
गति और स्थिरता
टीएल431 की ओपन-लूप आवृत्ति प्रतिक्रिया को प्रथम-क्रम लो पास फिल्टर के रूप में विश्वसनीय रूप से अनुमानित किया जा सकता है। फ़्रिक्वेंसी क्षतिपूर्ति आउटपुट चरण में अपेक्षाकृत बड़ी आवृत्ति क्षतिपूर्ति द्वारा प्रदान की जाती है।[16][10] समकक्ष मॉडल में आदर्श 1 ए/वी धारा-टू-करंट कनवर्टर होता है, जो 70 एनएफ कैपेसिटर के साथ शंट किया जाता है।[16] 230 ओम के विशिष्ट कैथोड लोड के लिए, यह 10 किलोहर्ट्ज़ की ओपन-लूप कटऑफ आवृत्ति और 2 मेगाहर्ट्ज की ता लाभ आवृत्ति में अनुवाद करता है।[16][18] विभिन्न दूसरे क्रम के प्रभावों के कारण, वास्तविक ता लाभ आवृत्ति केवल 1 मेगाहर्ट्ज है; व्यवहार में, 1 और 2 मेगाहर्ट्ज के बीच का अंतर महत्वहीन है।[18]
I की धीमी दरेंCA, मेंCA और वी के निपटारे का समयREF निर्दिष्ट नहीं हैं. टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स के अनुसार, पावर-ऑन क्षणिक लगभग 2 μs तक रहता है। प्रारंभ में, वीCA तेजी से ≈2 V तक बढ़ जाता है, और फिर इस स्तर पर लगभग 1 μs के लिए लॉक हो जाता है। आंतरिक कैपेसिटेंस को स्थिर-अवस्था धारा में चार्ज करने में 0.5-1 μs अधिक लगता है।[19]
कैपेसिटिव कैथोड लोड (सीL) अस्थिरता और दोलन का कारण बन सकता है।[20] मूल डेटाशीट में प्रकाशित स्थिरता सीमा चार्ट के अनुसार, सी होने पर टीएल431 बिल्कुल स्थिर हैL या तो 1 nF से कम है, या 10 μF से अधिक है।[21][22] 1 nF-10 μF रेंज के अंदर दोलन की संभावना कैपेसिटेंस के संयोजन पर निर्भर करती है, ICA और वीCA.[21][22] सबसे निकृष्ट स्थिति निम्न I पर होती हैCA और वीCA. इसके विपरीत, उच्च I का संयोजनCA और उच्च वीCA, जब TL431 अपनी अधिकतम अपव्यय रेटिंग के करीब संचालित होता है, तो बिल्कुल स्थिर होता है।[22] हालाँकि, यहाँ तक कि नियामक भी उच्च I के लिए डिज़ाइन किया गया हैCA और उच्च वीCA पावर-ऑन पर दोलन हो सकता है, जब वीCA अभी तक स्थिर अवस्था के स्तर तक नहीं पहुंचा है।[21] 2014 के आवेदन नोट में, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स ने स्वीकार किया कि उनके स्थिरता सीमा चार्ट अनुचित रूप से आशावादी हैं।[22] वे शून्य चरण मार्जिन पर विशिष्ट आईसी नमूने का वर्णन करते हैं; व्यवहार में, मजबूत डिज़ाइनों को कम से कम 30 डिग्री चरण मार्जिन का लक्ष्य रखना चाहिए।[22] आमतौर पर, कैथोड और लोड कैपेसिटेंस के बीच श्रृंखला प्रतिरोध डालना, बाद के समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध को प्रभावी ढंग से बढ़ाना, अवांछित दोलनों को दबाने के लिए पर्याप्त है। श्रृंखला प्रतिरोध अपेक्षाकृत कम आवृत्ति पर कम आवृत्ति वाले शून्य और ध्रुवों का परिचय देता है, जो अकेले लोड कैपेसिटेंस के कारण होने वाले अधिकांश अवांछित चरण अंतराल को रद्द कर देता है। श्रृंखला प्रतिरोधकों का न्यूनतम मान 1 ओम (उच्च C.) के बीच होता हैL) और 1 कोहम (कम सीL, उच्च वीCA).[23]
अनुप्रयोग
रैखिक नियामक
सबसे सरल TL431 रेगुलेटर सर्किट कैथोड में नियंत्रण इनपुट को छोटा करके बनाया गया है। परिणामी दो-टर्मिनल नेटवर्क में ज़ेनर डायोड जैसी वर्तमान-धारा विशेषता होती है, जिसमें स्थिर थ्रेशोल्ड धारा वी होता हैREF≈2.5 वी, और लगभग 0.2 ओम की कम आवृत्ति प्रतिबाधा।[24] प्रतिबाधा लगभग 100 किलोहर्ट्ज़ पर बढ़ने लगती है और लगभग 10 मेगाहर्ट्ज पर 10 ओम तक पहुंच जाती है।[24]
2.5 V से अधिक धारा के विनियमन के लिए बाहरी धारा विभक्त की आवश्यकता होती है। डिवाइडर रेसिस्टर्स R2 और R1 के साथ, कैथोड धारा और आउटपुट प्रतिबाधा 1+R2/R1 गुना बढ़ जाती है।[25] अधिकतम निरंतर, विनियमित धारा 36 V से अधिक नहीं हो सकता; अधिकतम कैथोड-एनोड धारा 37 V तक सीमित है।[26] ऐतिहासिक रूप से, TL431 को इस एप्लिकेशन को ध्यान में रखते हुए डिजाइन और निर्मित किया गया था, और इसे उच्च लागत, तापमान-मुआवजा वाले जेनर के लिए बेहद आकर्षक प्रतिस्थापन के रूप में विज्ञापित किया गया था।[27]
एमिटर फॉलोअर जोड़ने से शंट रेगुलेटर श्रृंखला रेगुलेटर में परिवर्तित हो जाता है। दक्षता औसत दर्जे की है क्योंकि ल एनपीएन-प्रकार ट्रांजिस्टर या डार्लिंगटन ट्रांजिस्टर को अत्यधिक उच्च कलेक्टर-एमिटर धारा ड्रॉप की आवश्यकता होती है।[28] ल सामान्य-उत्सर्जक पीएनपी-प्रकार ट्रांजिस्टर केवल ≈0.25 वी धारा ड्रॉप के साथ, लेकिन अव्यवहारिक रूप से उच्च आधार धाराओं के साथ, संतृप्ति मोड में सही ढंग से काम कर सकता है।[29] पूरक फीडबैक जोड़ी | कंपाउंड पीएनपी-प्रकार ट्रांजिस्टर को अधिक ड्राइव करंट की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन इसके लिए कम से कम 1 वी धारा ड्रॉप की आवश्यकता होती है।[29] एन-चैनल पावर MOSFET डिवाइस कम ड्राइव करंट, अधिक कम ड्रॉपआउट धारा और स्थिरता का सर्वोत्तम संयोजन सक्षम करता है।[29] हालाँकि, कम-ड्रॉपआउट MOSFET ऑपरेशन के लिए MOSFET#मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर संरचना को चलाने के लिए अतिरिक्त हाई-साइड धारा स्रोत (योजनाबद्ध में ΔU) की आवश्यकता होती है।[29] यदि कमी मोड MOSFET का उपयोग किया जाता है तो ΔU को रोका जा सकता है।
TL431 का उपयोग करने वाले बंद-लूप नियामक सर्किट हमेशा I के साथ उच्च ट्रांसकंडक्टेंस मोड में संचालित करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैंCA 1 mA से कम नहीं (वर्तमान-धारा वक्र पर बिंदु D)।[3][2][4] बेहतर नियंत्रण लूप स्थिरता के लिए, इष्टतम