टीएल431: Difference between revisions
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|image = [[File:TL 431 symbol and basic structure ENG.png|300px|alt= | |image = [[File:TL 431 symbol and basic structure ENG.png|300px|alt=समतुल्य (कार्यात्मक स्तर) योजनाबद्ध]] | ||
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}} | }} | ||
'''टीएल431''' 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 एवं आउटपुट नेटवर्क के ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक कपलिंग के साथ स्विच-मोड विद्युत आपूर्ति के लिए वास्तविक उद्योग [[तकनीकी मानक|मानक]] [[त्रुटि प्रवर्धक]] सर्किट है। | |||
[[ टेक्सस उपकरण ]] | [[ टेक्सस उपकरण ]] ने 1977 में टीएल431 प्रस्तुत किया। 21वे दशक में, मूल टीएल431 कई क्लोन एवं डेरिवेटिव (TL432, Aटीएल431, KA431, LM431, TS431, 142ЕН19 एवं अन्य) के साथ उत्पादन में बना हुआ है। ये कार्यात्मक रूप से समान सर्किट [[डाई (एकीकृत सर्किट)]] आकार एवं लेआउट, परिशुद्धता एवं गति विशेषताओं, न्यूनतम ऑपरेटिंग धाराओं एवं सुरक्षित ऑपरेटिंग क्षेत्रों में अत्यधिक भिन्न हो सकते हैं। | ||
==निर्माण एवं संचालन== | ==निर्माण एवं संचालन== | ||
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|caption1 = | |caption1 = ट्रांजिस्टर-स्तर योजनाबद्ध। स्थिर-अवस्था विनियमन के लिए निर्दिष्ट DC धारा V<sub>CA</sub>=7 V{{sfn|Basso|2012|p=384}} | ||
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|caption2 = | |caption2 = छोटी त्रुटि वोल्टेज के लिए वर्तमान-धारा वक्र।{{sfn|Basso|2012|p=388}} ग्रीन ज़ोन अनुशंसित उच्च ट्रांसकंडक्टेंस क्षेत्र है, जो अधिकतम वर्तमान रेटिंग तक ऊपर की ओर विस्तारित है। येलो ज़ोन में ऑपरेशन संभव है, किन्तु अनुशंसित नहीं है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=19}}{{sfn|Basso|2012|p=388}}{{sfn|Brown|2001|p=78}} | ||
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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 एवं कोई स्पष्ट [[हिस्टैरिसीस]] के साथ आदर्श एन-प्रकार ट्रांजिस्टर के समान है। इस ट्रांजिस्टर के आधार, संग्राहक एवं उत्सर्जक को पारंपरिक रूप से संदर्भ (आर या आरईएफ), कैथोड (C) एवं एनोड (A) कहा जाता है।{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=20—21}} सकारात्मक नियंत्रण धारा, V<sub>REF</sub>, संदर्भ इनपुट एवं 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 | कार्यात्मक स्तर पर टीएल431 में 2.5 V [[वोल्टेज संदर्भ|धारा संदर्भ]] एवं ओपन-लूप [[ऑपरेशनल एंप्लीफायर]] होता है जो संदर्भ के साथ इनपुट नियंत्रण धारा की तुलना करता है।{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=20—21}} चूंकि, यह केवल अमूर्तता है, दोनों फलन टीएल431 के फ्रंट एंड के अंदर निरन्तर रूप से जुड़े हुए हैं। कोई भौतिक 2.5 वी स्रोत नहीं है।{{sfn|Basso|2012|p=384}} वास्तविक आंतरिक संदर्भ 1.2 वी [[बैंडगैप वोल्टेज संदर्भ|बैंडगैप धारा संदर्भ]] (ट्रांजिस्टर T3, T4, T5) द्वारा प्रदान किया जाता है, जो इनपुट एमिटर अनुयायियों T1, T6 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|वर्तमान स्रोतों]] (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 |विवृत कलेक्टर]] ट्रांजिस्टर, T11, 100 एमए तक की धाराओं को सिंक कर सकता है, एवं 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}} | ||
जब | जब V<sub>REF</sub> 2.5 V थ्रेशोल्ड (वर्तमान-धारा वक्र पर बिंदु A) से सुरक्षित रूप से नीचे होता है, तो आउटपुट ट्रांजिस्टर संवृत हो जाता है। अवशिष्ट कैथोड-एनोड वर्तमान I<sub>CA</sub>, फ्रंट-एंड सर्किट को फीड करते हुए, 100 एवं 200 μA के अंदर रहता है।{{sfn|Basso|2012|p=387}} जब V<sub>REF</sub> सीमा के निकट पहुंचता है, तो I<sub>CA</sub> 300-500 μA तक बढ़ जाता है, किन्तु आउटपुट ट्रांजिस्टर संवृत रहता है।{{sfn|Basso|2012|p=387}} अपनी सीमा (बिंदु B) पर पहुंचने पर, आउटपुट ट्रांजिस्टर मंद गति से विवृत होता है, एवं I<sub>CA</sub> लगभग 30 mA/V की दर से बढ़ना प्रारम्भ होता है।{{sfn|Basso|2012|p=387}} जब V<sub>REF</sub> सीमा से लगभग 3 mV अधिक है, एवं I<sub>CA</sub> 500 तक पहुँच जाता है{{endash}}600 μA (बिंदु C), [[ transconductance | ट्रांसकंडक्टेंस]] तीव्रता से 1.0 {{endash}}1.4 A/V तक बढ़ जाता है।{{sfn|Basso|2012|p=387}} इस बिंदु से ऊपर टीएल431 अपने सामान्य, उच्च ट्रांसकंडक्टेंस मोड में कार्य करता है एवं सरलता से एवं सिंगल-एंडेड से [[वोल्टेज-से-वर्तमान कनवर्टर|वर्तमान कनवर्टर]] मॉडल के के अंतर धारा के साथ सरलता से अनुमान लगाया 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<sub>REF</sub> को स्थिर नहीं कर देता। यह बिंदु (V<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 कार्य कर सकता है; ऐसे अनुप्रयोगों में I<sub>CA</sub> केवल एनोड लोड एवं विद्युत आपूर्ति क्षमता द्वारा सीमित है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=20}} | ||
संदर्भ इनपुट वर्तमान I<sub>REF</sub> I | संदर्भ इनपुट वर्तमान I<sub>REF</sub> I<sub>CA</sub> से स्वतंत्र है एवं लगभग 2 μA पर अत्यधिक स्थिर है। नेटवर्क फीडिंग संदर्भ इनपुट इस मात्रा (4 μA या अधिक) से अर्घ्य से अर्घ्य दोगुना स्रोत प्राप्त करने में सक्षम होना चाहिए। हैंगिंग आरईएफ इनपुट के साथ संचालन निषिद्ध है, किन्तु इससे टीएल431 को सीधे हानि नहीं होगी।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=20}} यह किसी भी पिन पर विवृत सर्किट, किसी भी पिन के ग्राउंड पर शॉर्ट सर्किट, या पिन के किसी भी जोड़े के मध्य शॉर्ट सर्किट से बचेगा, संयोजक कि पिनों पर धारा सुरक्षा सीमा के अंदर रहे।{{sfn|Zamora|2018|p=4}} | ||
== परिशुद्धता == | == परिशुद्धता == | ||
[[File:Tl431 abs temp chart ENG.png|240px|thumb|परीक्षण स्थितियों में संदर्भ | [[File:Tl431 abs temp chart ENG.png|240px|thumb|परीक्षण स्थितियों में संदर्भ धारा के प्रति मुक्त-वायु तापमान, डिज़ाइन-केंद्र (मध्य प्लॉट) एवं सबसे निकृष्ट स्थिति में ±2% का विचलन (ऊपरी एवं निचले प्लॉट){{sfn|Texas Instruments|2015|p=14}}]]डेटाशीट में बताए गए नाममात्र संदर्भ V<sub>REF</sub>=2.495 V, का परीक्षण जेनर मोड में +{{cvt|25|C}} एवं I<sub>CA</sub>=10 एमए के परिवेश तापमान पर किया जाता है।{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=5—13}} थ्रेसहोल्ड धारा एवं निम्न-ट्रांसकंडक्टेंस एवं उच्च-ट्रांसकंडक्टेंस मोड के मध्य की सीमा निर्दिष्ट नहीं है एवं परीक्षण नहीं किया गया है।{{sfn|Basso|2012|p=387}} वास्तविक V<sub>REF</sub> वास्तविक विश्व के अनुप्रयोग में विशिष्ट टीएल431 द्वारा बनाए रखा गया चार कारकों के आधार पर 2.495 V से अधिक या अर्घ्य हो सकता है: | ||
* किसी विशिष्ट चिप का व्यक्तिगत प्रारंभिक | * किसी विशिष्ट चिप का व्यक्तिगत प्रारंभिक विचलन, टीएल431 के विभिन्न ग्रेडों के लिए, सामान्य परिस्थितियों में विचलन ±0.5%, ±1%, या ±2% के अंदर है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=1}} | ||
* [[तापमान]] | * [[तापमान]], बैंडगैप संदर्भ धारा के थर्मल प्लॉट में कूबड़ जैसी आकृति होती है। डिज़ाइन के अनुसार, कूबड़ + {{cvt|25|C}} पर केंद्रित है, जहां V<sub>REF</sub>=2.495 V; ऊपर एवं नीचे +{{cvt|25|C}}, V<sub>REF</sub> मंद-मंद कुछ मिलीवोल्ट अर्घ्य हो जाता है। चूंकि, यदि कोई विशिष्ट आईसी मानक से अत्यधिक सीमा तक विचलित हो जाता है, तो कूबड़ अर्घ्य या उच्च तापमान पर स्थानांतरित हो जाता है, सबसे निकृष्ट आउटलेर्स में यह नीरस रूप से बढ़ते या गिरते वक्र में परिवर्तित हो जाता है।{{sfn|Camenzind|2005|pp=7—5, 7—6, 7—7}} {{sfn|Texas Instruments|2015|p=14}} | ||
* | * सीमित [[आउटपुट प्रतिबाधा]] के कारण, V<sub>CA</sub> धारा में परिवर्तन I<sub>CA</sub> एवं, अप्रत्यक्ष रूप से, V<sub>REF</sub>, को प्रभावित करते हैं, जैसे वे ट्रांजिस्टर या ट्रायोड में करते हैं। किसी दिए गए निश्चित I<sub>CA</sub> के लिए, V<sub>CA</sub> में 1 V की वृद्धि ≈1.4 mv (सबसे निकृष्ट स्थिति में अधिकतम 2.7 mv) V<sub>REF</sub> कमी के साथ ऑफसेट किया जाना चाहिए।{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=5—13}} अनुपात μ = 1 V / 1.4 mv ≈ 300-1000, या ≈ 50-60 db DC एवं अर्घ्य आवृत्तियों पर सैद्धांतिक अधिकतम ओपन-लूप धारा लाभ है;{{sfn|Tepsa|Suntio|2013|p=94}} | ||
* परिमित ट्रांसकंडक्टेंस के कारण, I | * परिमित ट्रांसकंडक्टेंस के कारण, I<sub>CA</sub> में वृद्धि से V<sub>REF</sub> में 0.5-1 mV/mA की दर से वृद्धि होती है।{{sfn|Basso|2012|pp=383, 387}} | ||
== गति | == गति एवं स्थिरता == | ||
टीएल431 की ओपन-लूप [[आवृत्ति प्रतिक्रिया]] को प्रथम-क्रम [[लो पास फिल्टर]] के रूप में विश्वसनीय रूप से अनुमानित किया जा सकता है। | टीएल431 की ओपन-लूप [[आवृत्ति प्रतिक्रिया]] को प्रथम-क्रम [[लो पास फिल्टर]] के रूप में विश्वसनीय रूप से अनुमानित किया जा सकता है। आवृत्ति 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 A/V 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 एवं 2 मेगाहर्ट्ज की [[एकता 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 एकता लाभ आवृत्ति केवल 1 मेगाहर्ट्ज है, व्यवहार में, 1 एवं 2 मेगाहर्ट्ज के मध्य का अंतर महत्वहीन है।{{sfn|Schönberger|2012|p=4}} | ||
I | I<sub>CA</sub> V<sub>CA</sub> की निर्धारित दरें एवं V<sub>REF</sub> का निपटान समय निर्दिष्ट नहीं हैं। टेक्सस उपकरण के अनुसार, पावर-ऑन क्षणिक लगभग 2 μs तक रहता है। प्रारंभ में, V<sub>CA</sub> तीव्रता से ≈2 V तक बढ़ जाता है, एवं तत्पश्चात 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 ( | कैपेसिटिव कैथोड लोड (C<sub>L</sub>) अस्थिरता एवं दोलन का कारण बन सकता है।{{sfn|Michallick|2014|p=1}} मूल डेटाशीट में प्रकाशित स्थिरता सीमा चार्ट के अनुसार, सी होने पर टीएल431 कदापि स्थिर है, जब C<sub>L</sub> या तो 1 nF से अर्घ्य 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 I<sub>CA</sub> एवं V<sub>CA</sub> के संयोजन पर निर्भर करती है,<ref name=TS/>{{sfn|Michallick|2014|p=2}} सबसे निकृष्ट स्थिति निम्न I<sub>CA</sub> एवं V<sub>CA</sub> पर होती है। इसके विपरीत, उच्च I<sub>CA</sub> एवं उच्च V<sub>CA</sub>, का संयोजन जब टीएल431 अपनी अधिकतम अपव्यय रेटिंग के निकट संचालित होता है, तो कदापि स्थिर होता है।{{sfn|Michallick|2014|p=2}} चूंकि, उच्च I<sub>CA</sub> एवं उच्च V<sub>CA</sub> के लिए डिज़ाइन किया गया नियामक भी पावर-ऑन पर दोलन कर सकता है, जब V<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 उपकरण ने स्वीकार किया कि उनके स्थिरता सीमा चार्ट अनुचित रूप से आशावादी हैं।{{sfn|Michallick|2014|p=2}} वे शून्य [[चरण मार्जिन]] पर विशिष्ट IC नमूने का वर्णन करते हैं; व्यवहार में, ठोस डिज़ाइनों को अर्घ्य से अर्घ्य 30 डिग्री चरण अंतर का लक्ष्य रखना चाहिए।{{sfn|Michallick|2014|p=2}} सामान्यतः, कैथोड एवं लोड कैपेसिटेंस के मध्य श्रृंखला प्रतिरोध डालना, पश्चात के [[समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध]] को प्रभावी रूप से बढ़ाना, अवांछित दोलनों को दबाने के लिए पर्याप्त है। श्रृंखला प्रतिरोध अपेक्षाकृत अर्घ्य आवृत्ति पर अर्घ्य आवृत्ति वाले [[शून्य और ध्रुव|शून्य एवं 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<sub>L</sub>) एवं 1 कोहम (अर्घ्य C<sub>L</sub>, उच्च V<sub>CA</sub>) के मध्य होता है।{{sfn|Michallick|2014|pp=3—4}} | ||
2014 के | |||
== अनुप्रयोग == | == अनुप्रयोग == | ||
=== रैखिक नियामक === | === रैखिक नियामक === | ||
[[File:TL431 basic linear regulator options ENG.png|thumb|400px| | [[File:TL431 basic linear regulator options ENG.png|thumb|400px|मूल रैखिक नियामक विन्यास, चौथे सर्किट को कम-ड्रॉपआउट ऑपरेशन के लिए अतिरिक्त सकारात्मक विद्युत आपूर्ति धारा, ΔU की आवश्यकता होती है। श्रृंखला अवरोधक आरए [[गेट कैपेसिटेंस]] से टीएल431 को भिन्न करता है।]]सबसे सरल टीएल431 रेगुलेटर सर्किट कैथोड में नियंत्रण इनपुट को अल्प करके बनाया गया है। परिणामी दो-टर्मिनल नेटवर्क में [[ ज़ेनर डायोड ]] जैसी वर्तमान-धारा विशेषता होती है, जिसमें स्थिर थ्रेशोल्ड धारा V<sub>REF</sub>≈2.5 V, एवं लगभग 0.2 ओम की अर्घ्य आवृत्ति प्रतिबाधा होती है।{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=5—13, 16}} प्रतिबाधा लगभग 100 किलोहर्ट्ज़ पर बढ़ने लगती है एवं लगभग 10 मेगाहर्ट्ज पर 10 ओम तक पहुंच जाती है।{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=5—13, 16}} | ||
2.5 V से अधिक | 2.5 V से अधिक धारा के विनियमन के लिए बाहरी धारा विभक्त की आवश्यकता होती है। डिवाइडर रेसिस्टर्स R2 एवं R1 के साथ, कैथोड धारा एवं 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, टीएल431 को इस एप्लिकेशन को ध्यान में रखते हुए डिजाइन एवं निर्मित किया गया था, एवं इसे उच्च व्यय, तापमान-क्षतिपूर्ति वाले जेनर के लिए अत्यधिक आकर्षक प्रतिस्थापन के रूप में विज्ञापित किया गया था।{{sfn|Pippinger|Tobaben|1985|p=6.22}} | ||
एमिटर | एमिटर अनुयायी जोड़ने से शंट रेगुलेटर श्रृंखला रेगुलेटर में परिवर्तित हो जाता है। दक्षता औसत श्रेणी की है क्योंकि एकल एनपीएन-प्रकार ट्रांजिस्टर | ||