टीएल431: Difference between revisions
No edit summary |
No edit summary |
||
| Line 33: | Line 33: | ||
}} | }} | ||
टीएल431 तीन-टर्मिनल [[द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर]] स्विच है, जो कार्यात्मक रूप से स्थिर 2.5 | टीएल431 तीन-टर्मिनल [[द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर]] स्विच है, जो कार्यात्मक रूप से स्थिर 2.5 V स्विचिंग थ्रेशोल्ड और कोई स्पष्ट [[हिस्टैरिसीस]] के साथ आदर्श एन-प्रकार ट्रांजिस्टर के समान है। इस ट्रांजिस्टर के आधार, संग्राहक और उत्सर्जक को पारंपरिक रूप से संदर्भ (आर या आरईएफ), कैथोड (C) और एनोड (A) कहा जाता है।{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=20—21}} सकारात्मक नियंत्रण धारा, V<sub>REF</sub>, संदर्भ इनपुट और एनोड के मध्य लगाया जाता है; आउटपुट करंट, I<sub>CA</sub>, कैथोड तक प्रवाहित होता है।{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=20—21}} | ||
कार्यात्मक स्तर पर टीएल431 में 2.5 वी [[वोल्टेज संदर्भ|धारा संदर्भ]] और ओपन-लूप [[ऑपरेशनल एंप्लीफायर]] होता है जो संदर्भ के साथ इनपुट नियंत्रण धारा की तुलना करता है।{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=20—21}} 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 वोल्टेज संदर्भ|बैंडगैप धारा संदर्भ]] (ट्रांजिस्टर टी3, टी4, टी5) द्वारा प्रदान किया जाता है, जो इनपुट एमिटर अनुयायियों टी1, टी6 द्वारा संचालित होता है।{{sfn|Basso|2012|pp=383, 385—386}} 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 स्रोत]]ों (T8, T9) से बना है; उनकी धाराओं का सकारात्मक अंतर T10 के आधार में डूब जाता है।{{sfn|Basso|2012|pp=383, 385—386}} 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।{{sfn|Basso|2012|p=384}}{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=20—21}} सर्किट अत्यधिक करंट या ओवरहीटिंग से सुरक्षा प्रदान नहीं करता है।{{sfn|Basso|2012|p=384}}{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=20—21}} | कार्यात्मक स्तर पर टीएल431 में 2.5 वी [[वोल्टेज संदर्भ|धारा संदर्भ]] और ओपन-लूप [[ऑपरेशनल एंप्लीफायर]] होता है जो संदर्भ के साथ इनपुट नियंत्रण धारा की तुलना करता है।{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=20—21}} 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 वोल्टेज संदर्भ|बैंडगैप धारा संदर्भ]] (ट्रांजिस्टर टी3, टी4, टी5) द्वारा प्रदान किया जाता है, जो इनपुट एमिटर अनुयायियों टी1, टी6 द्वारा संचालित होता है।{{sfn|Basso|2012|pp=383, 385—386}} 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 स्रोत]]ों (T8, T9) से बना है; उनकी धाराओं का सकारात्मक अंतर T10 के आधार में डूब जाता है।{{sfn|Basso|2012|pp=383, 385—386}} 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।{{sfn|Basso|2012|p=384}}{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=20—21}} सर्किट अत्यधिक करंट या ओवरहीटिंग से सुरक्षा प्रदान नहीं करता है।{{sfn|Basso|2012|p=384}}{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=20—21}} | ||
| Line 39: | Line 39: | ||
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 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 | 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 मध्य 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 | [[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 मध्य 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 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}} | * [[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}} | ||
| Line 49: | Line 49: | ||
== गति और स्थिरता == | == 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।{{sfn|Tepsa|Suntio|2013|p=94}}{{sfn|Texas Instruments|2015|p=20}} समकक्ष मॉडल में आदर्श 1 ए/वी धारा-टू-करंट कनवर्टर होता है, जो 70 एनएफ कैपेसिटर के साथ शंट किया जाता है।{{sfn|Tepsa|Suntio|2013|p=94}} 230 ओम के विशिष्ट कैथोड लोड के लिए, यह 10 किलोहर्ट्ज़ की ओपन-लूप कटऑफ आवृत्ति और 2 मेगाहर्ट्ज की [[एकता लाभ|ता लाभ]] आवृत्ति में अनुवाद करता है।{{sfn|Tepsa|Suntio|2013|p=94}}{{sfn|Schönberger|2012|p=4}} विभिन्न दूसरे क्रम के प्रभावों के कारण, वास्तविक ता लाभ आवृत्ति केवल 1 मेगाहर्ट्ज है; व्यवहार में, 1 और 2 मेगाहर्ट्ज के | 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।{{sfn|Tepsa|Suntio|2013|p=94}}{{sfn|Texas Instruments|2015|p=20}} समकक्ष मॉडल में आदर्श 1 ए/वी धारा-टू-करंट कनवर्टर होता है, जो 70 एनएफ कैपेसिटर के साथ शंट किया जाता है।{{sfn|Tepsa|Suntio|2013|p=94}} 230 ओम के विशिष्ट कैथोड लोड के लिए, यह 10 किलोहर्ट्ज़ की ओपन-लूप कटऑफ आवृत्ति और 2 मेगाहर्ट्ज की [[एकता लाभ|ता लाभ]] आवृत्ति में अनुवाद करता है।{{sfn|Tepsa|Suntio|2013|p=94}}{{sfn|Schönberger|2012|p=4}} विभिन्न दूसरे क्रम के प्रभावों के कारण, वास्तविक ता लाभ आवृत्ति केवल 1 मेगाहर्ट्ज है; व्यवहार में, 1 और 2 मेगाहर्ट्ज के मध्य का अंतर महत्वहीन है।{{sfn|Schönberger|2012|p=4}} | ||
I की धीमी दरें<sub>CA</sub>, में<sub>CA</sub> और वी के निपटारे का समय<sub>REF</sub> निर्दिष्ट नहीं हैं. टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स के अनुसार, पावर-ऑन क्षणिक लगभग 2 μs तक रहता है। प्रारंभ में, वी<sub>CA</sub> 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।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=25}} | I की धीमी दरें<sub>CA</sub>, में<sub>CA</sub> और वी के निपटारे का समय<sub>REF</sub> निर्दिष्ट नहीं हैं. टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स के अनुसार, पावर-ऑन क्षणिक लगभग 2 μs तक रहता है। प्रारंभ में, वी<sub>CA</sub> 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।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=25}} | ||
कैपेसिटिव कैथोड लोड (सी<sub>L</sub>) अस्थिरता और दोलन का कारण बन सकता है।{{sfn|Michallick|2014|p=1}} मूल डेटाशीट में प्रकाशित स्थिरता सीमा चार्ट के अनुसार, सी होने पर टीएल431 बिल्कुल स्थिर है<sub>L</sub> या तो 1 nF से कम है, या 10 μF से अधिक है।<ref name=TS/>{{sfn|Michallick|2014|p=2}} 1 nF-10 μF रेंज के अंदर दोलन की संभावना कैपेसिटेंस के संयोजन पर निर्भर करती है, I<sub>CA</sub> और वी<sub>CA</sub>.<ref name=TS/>{{sfn|Michallick|2014|p=2}} सबसे निकृष्ट स्थिति निम्न I पर होती है<sub>CA</sub> और वी<sub>CA</sub>. इसके विपरीत, उच्च I का संयोजन<sub>CA</sub> और उच्च वी<sub>CA</sub>, जब TL431 अपनी अधिकतम अपव्यय रेटिंग के करीब संचालित होता है, तो बिल्कुल स्थिर होता है।{{sfn|Michallick|2014|p=2}} हालाँकि, यहाँ तक कि नियामक भी उच्च I के लिए डिज़ाइन किया गया है<sub>CA</sub> और उच्च वी<sub>CA</sub> पावर-ऑन पर दोलन हो सकता है, जब वी<sub>CA</sub> अभी तक स्थिर अवस्था के स्तर तक नहीं पहुंचा है।<ref name=TS>{{cite journal|title=TS431 Adjustable Precision Shunt Regulator|date=2007|pages=3|last=Taiwan Semiconductor|journal=Taiwan Semiconductor Datasheet|url=https://www.mouser.com/ds/2/395/TS431_F07-248817.pdf}}</ref> | कैपेसिटिव कैथोड लोड (सी<sub>L</sub>) अस्थिरता और दोलन का कारण बन सकता है।{{sfn|Michallick|2014|p=1}} मूल डेटाशीट में प्रकाशित स्थिरता सीमा चार्ट के अनुसार, सी होने पर टीएल431 बिल्कुल स्थिर है<sub>L</sub> या तो 1 nF से कम है, या 10 μF से अधिक है।<ref name=TS/>{{sfn|Michallick|2014|p=2}} 1 nF-10 μF रेंज के अंदर दोलन की संभावना कैपेसिटेंस के संयोजन पर निर्भर करती है, I<sub>CA</sub> और वी<sub>CA</sub>.<ref name=TS/>{{sfn|Michallick|2014|p=2}} सबसे निकृष्ट स्थिति निम्न I पर होती है<sub>CA</sub> और वी<sub>CA</sub>. इसके विपरीत, उच्च I का संयोजन<sub>CA</sub> और उच्च वी<sub>CA</sub>, जब TL431 अपनी अधिकतम अपव्यय रेटिंग के करीब संचालित होता है, तो बिल्कुल स्थिर होता है।{{sfn|Michallick|2014|p=2}} हालाँकि, यहाँ तक कि नियामक भी उच्च I के लिए डिज़ाइन किया गया है<sub>CA</sub> और उच्च वी<sub>CA</sub> पावर-ऑन पर दोलन हो सकता है, जब वी<sub>CA</sub> अभी तक स्थिर अवस्था के स्तर तक नहीं पहुंचा है।<ref name=TS>{{cite journal|title=TS431 Adjustable Precision Shunt Regulator|date=2007|pages=3|last=Taiwan Semiconductor|journal=Taiwan Semiconductor Datasheet|url=https://www.mouser.com/ds/2/395/TS431_F07-248817.pdf}}</ref> | ||
2014 के आवेदन नोट में, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स ने स्वीकार किया कि उनके स्थिरता सीमा चार्ट अनुचित रूप से आशावादी हैं।{{sfn|Michallick|2014|p=2}} 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।{{sfn|Michallick|2014|p=2}} आमतौर पर, कैथोड और लोड कैपेसिटेंस के | 2014 के आवेदन नोट में, टेक्सास इंस्ट्रूमेंट्स ने स्वीकार किया कि उनके स्थिरता सीमा चार्ट अनुचित रूप से आशावादी हैं।{{sfn|Michallick|2014|p=2}} 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।{{sfn|Michallick|2014|p=2}} आमतौर पर, कैथोड और लोड कैपेसिटेंस के मध्य 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 ध्रुव]]ों 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 मध्य होता है<sub>L</sub>) और 1 कोहम (कम सी<sub>L</sub>, उच्च वी<sub>CA</sub>).{{sfn|Michallick|2014|pp=3—4}} | ||
== अनुप्रयोग == | == अनुप्रयोग == | ||
| Line 73: | Line 73: | ||
=== धारा तुलनित्र === | === धारा तुलनित्र === | ||
[[File:TL431 basic comparator mode options ENG.png|thumb|400px|बेसिक फिक्स्ड-थ्रेसहोल्ड तुलनित्र और इसके डेरिवेटिव - सरल समय विलंब रिले और कैस्केड विंडो मॉनिटर। तेजी से टर्न-ऑफ क्षणिक सुनिश्चित करने के लिए, लोड रेसिस्टर आरएल को कम से कम 5 एमए का ऑन-स्टेट करंट प्रदान करना चाहिए{{sfn|Texas Instruments|2015|p=22}}]]सबसे सरल TL431-आधारित तुलनित्र सर्किट को I को सीमित करने के लिए ल बाहरी अवरोधक की आवश्यकता होती है<sub>CA</sub> लगभग 5 mA पर.{{sfn|Texas Instruments|2015|p=22}} लंबे समय तक टर्न-ऑफ क्षणिक होने के कारण कम धाराओं पर संचालन अवांछनीय है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=22}} टर्न-ऑन विलंब अधिकतर इनपुट और थ्रेशोल्ड धारा (ओवरड्राइव धारा) के | [[File:TL431 basic comparator mode options ENG.png|thumb|400px|बेसिक फिक्स्ड-थ्रेसहोल्ड तुलनित्र और इसके डेरिवेटिव - सरल समय विलंब रिले और कैस्केड विंडो मॉनिटर। तेजी से टर्न-ऑफ क्षणिक सुनिश्चित करने के लिए, लोड रेसिस्टर आरएल को कम से कम 5 एमए का ऑन-स्टेट करंट प्रदान करना चाहिए{{sfn|Texas Instruments|2015|p=22}}]]सबसे सरल TL431-आधारित तुलनित्र सर्किट को I को सीमित करने के लिए ल बाहरी अवरोधक की आवश्यकता होती है<sub>CA</sub> लगभग 5 mA पर.{{sfn|Texas Instruments|2015|p=22}} लंबे समय तक टर्न-ऑफ क्षणिक होने के कारण कम धाराओं पर संचालन अवांछनीय है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=22}} टर्न-ऑन विलंब अधिकतर इनपुट और थ्रेशोल्ड धारा (ओवरड्राइव धारा) के मध्य अंतर पर निर्भर करता है; उच्च ओवरड्राइव टर्न-ऑन प्रक्रिया को गति देता है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=22}} इष्टतम क्षणिक गति 10% (≈250 एमवी) ओवरड्राइव और 10 kOhm या उससे कम के स्रोत प्रतिबाधा पर प्राप्त की जाती है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=22}} | ||
ऑन-स्टेट वी<sub>CA</sub> लगभग 2 V तक गिर जाता है, जो 5 V बिजली आपूर्ति के साथ ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक (TTL) और [[CMOS]] लॉजिक गेट के साथ संगत है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=23}} लो-धारा CMOS (जैसे 3.3 V या 1.8 V लॉजिक) के लिए प्रतिरोधक धारा डिवाइडर के साथ [[लेवल शिफ्टर]] की आवश्यकता होती है,{{sfn|Texas Instruments|2015|p=23}} या टीएल431 को टीएलवी431 जैसे लो-धारा विकल्प से बदलना।{{sfn|Rivera-Matos|Than|2018|p=1}} | ऑन-स्टेट वी<sub>CA</sub> लगभग 2 V तक गिर जाता है, जो 5 V बिजली आपूर्ति के साथ ट्रांजिस्टर-ट्रांजिस्टर लॉजिक (TTL) और [[CMOS]] लॉजिक गेट के साथ संगत है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=23}} लो-धारा CMOS (जैसे 3.3 V या 1.8 V लॉजिक) के लिए प्रतिरोधक धारा डिवाइडर के साथ [[लेवल शिफ्टर]] की आवश्यकता होती है,{{sfn|Texas Instruments|2015|p=23}} या टीएल431 को टीएलवी431 जैसे लो-धारा विकल्प से बदलना।{{sfn|Rivera-Matos|Than|2018|p=1}} | ||
| Line 81: | Line 81: | ||
U_{REF} ( 1 + R3/R4 ) < U_{IN} < U_{REF} (1 + R1/R2 ) | U_{REF} ( 1 + R3/R4 ) < U_{IN} < U_{REF} (1 + R1/R2 ) | ||
</math>,{{sfn|Rivera-Matos|Than|2018|p=3}} | </math>,{{sfn|Rivera-Matos|Than|2018|p=3}} | ||
उसे उपलब्ध कराया <math>R1/R2</math> से बड़ा है <math>R3/R4</math> ताकि दो ट्रिप धारा के | उसे उपलब्ध कराया <math>R1/R2</math> से बड़ा है <math>R3/R4</math> ताकि दो ट्रिप धारा के मध्य का फैलाव पर्याप्त व्यापक हो।{{sfn|Rivera-Matos|Than|2018|p=3}} | ||
=== अनिर्दिष्ट मोड === | === अनिर्दिष्ट मोड === | ||
Revision as of 11:36, 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 V स्विचिंग थ्रेशोल्ड और कोई स्पष्ट हिस्टैरिसीस के साथ आदर्श एन-प्रकार ट्रांजिस्टर के समान है। इस ट्रांजिस्टर के आधार, संग्राहक और उत्सर्जक को पारंपरिक रूप से संदर्भ (आर या आरईएफ), कैथोड (C) और एनोड (A) कहा जाता है।[5] सकारात्मक नियंत्रण धारा, VREF, संदर्भ इनपुट और एनोड के मध्य लगाया जाता है; आउटपुट करंट, ICA, कैथोड तक प्रवाहित होता 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 मध्य 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 मध्य 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 मध्य 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 मध्य 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 मध्य 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