टीएल431: Difference between revisions
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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 और 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, और 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, और 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 और सरलता से और 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 और विद्युत आपूर्ति क्षमता द्वारा सीमित है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=20}} | 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 और 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, और 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, और 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 और सरलता से और 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 और विद्युत आपूर्ति क्षमता द्वारा सीमित है।{{sfn|Texas Instruments|2015|p=20}} | ||
संदर्भ इनपुट वर्तमान I<sub>REF</sub> I<sub>CA</sub> से स्वतंत्र है और लगभग 2 μA पर अत्यधिक स्थिर है। नेटवर्क फीडिंग संदर्भ इनपुट इस मात्रा (4 μA या अधिक) से | संदर्भ इनपुट वर्तमान I<sub>REF</sub> I<sub>CA</sub> से स्वतंत्र है और 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 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 | [[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}}]]डेटाशीट में बताए गए नाममात्र संदर्भ V<sub>REF</sub>=2.495 V, का परीक्षण जेनर मोड में +{{cvt|25|C}} और I<sub>CA</sub>=10 एमए के परिवेश तापमान पर किया जाता है।{{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 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 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}} | * 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]]। 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 | * [[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 अर्घ्य हो जाता है। चूंकि, यदि कोई विशिष्ट आईसी मानक से अत्यधिक हद 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 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 | * {{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 अर्घ्य 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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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> तीव्रता 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> तीव्रता 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 | 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 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 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 टीएल431 अपनी अधिकतम अपव्यय रेटिंग के निकट संचालित होता है, तो बिल्कुल स्थिर होता है।{{sfn|Michallick|2014|p=2}} चूंकि, 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 | 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 अर्घ्य से अर्घ्य 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 अर्घ्य आवृत्ति पर अर्घ्य 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 (अर्घ्य सी<sub>L</sub>, उच्च वी<sub>CA</sub>).{{sfn|Michallick|2014|pp=3—4}} | ||
== अनुप्रयोग == | == अनुप्रयोग == | ||
=== रैखिक नियामक === | === रैखिक नियामक === | ||
[[File:TL431 basic linear regulator options ENG.png|thumb|400px|बुनियादी 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 अलग करता है।]]सबसे सरल टीएल431 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 है<sub>REF</sub>≈2.5 वी, और लगभग 0.2 ओम की | [[File:TL431 basic linear regulator options ENG.png|thumb|400px|बुनियादी 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 अलग करता है।]]सबसे सरल टीएल431 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 है<sub>REF</sub>≈2.5 वी, और लगभग 0.2 ओम की अर्घ्य आवृत्ति प्रतिबाधा।{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=5—13, 16}} प्रतिबाधा लगभग 100 किलोहर्ट्ज़ पर बढ़ने लगती है और लगभग 10 मेगाहर्ट्ज पर 10 ओम तक पहुंच जाती है।{{sfn|Texas Instruments|2015|pp=5—13, 16}} | ||
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, टीएल431 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, टीएल431 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}} | ||
Revision as of 12:03, 29 July 2023
| TL431 | |
|---|---|
| Voltage regulator IC | |
| File:TL 431 symbol and basic structure ENG.png Equivalent (functional level) schematic | |
| Type | Adjustable shunt voltage regulator |
| Year of introduction | 1977 |
| Original manufacturer | Texas Instruments |
टीएल431 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 विद्युत आपूर्ति के लिए वास्तविक उद्योग मानक त्रुटि प्रवर्धक सर्किट है।
टेक्सस उपकरण ने 1977 में टीएल431 प्रस्तुत किया। 21वे दशक में, मूल टीएल431 कई क्लोन और डेरिवेटिव (TL432, Aटीएल431, 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] 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।[1] वास्तविक आंतरिक संदर्भ 1.2 वी बैंडगैप धारा संदर्भ (ट्रांजिस्टर T3, T4, T5) द्वारा प्रदान किया जाता है, जो इनपुट एमिटर अनुयायियों T1, T6 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 विवृत कलेक्टर ट्रांजिस्टर, T11, 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 VREF 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 ICA, फ्रंट-एंड सर्किट को फीड करते हुए, 100 और 200 μA के अंदर रहता है।[7] जब VREF सीमा के निकट पहुंचता है, तो ICA 300-500 μA तक बढ़ जाता है, किन्तु आउटपुट ट्रांजिस्टर संवृत रहता है।[7] अपनी सीमा (बिंदु B) पर पहुंचने पर, आउटपुट ट्रांजिस्टर मंद गति से विवृत होता है, और ICA लगभग 30 mA/V की दर से बढ़ना प्रारम्भ होता है।[7] जब VREF सीमा से लगभग 3 mV अधिक है, और ICA 500 तक पहुँच जाता है–600 μA (बिंदु C), ट्रांसकंडक्टेंस तीव्रता से 1.0 –1.4 A/V तक बढ़ जाता है।[7] इस बिंदु से ऊपर टीएल431 अपने सामान्य, उच्च ट्रांसकंडक्टेंस मोड में कार्य करता है और सरलता से और सिंगल-एंडेड से वर्तमान कनवर्टर मॉडल के के अंतर धारा के साथ सरलता से अनुमान लगाया जा सकता है।[8][7] करंट तब तक बढ़ता है जब तक कैथोड को नियंत्रण इनपुट से जोड़ने वाला नकारात्मक फीडबैक लूप VREF को स्थिर नहीं कर देता। यह बिंदु (Vref) 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 कार्य कर सकता है; ऐसे अनुप्रयोगों में ICA केवल एनोड लोड और विद्युत आपूर्ति क्षमता द्वारा सीमित है।[10]
संदर्भ इनपुट वर्तमान IREF ICA से स्वतंत्र है और 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।[10] 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।[11]
परिशुद्धता
डेटाशीट में बताए गए नाममात्र संदर्भ VREF=2.495 V, का परीक्षण जेनर मोड में +25 °C (77 °F) और ICA=10 एमए के परिवेश तापमान पर किया जाता है।[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 VREF 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 विचलन। टीएल431 के विभिन्न ग्रेडों के लिए, सामान्य परिस्थितियों में विचलन ±0.5%, ±1%, या ±2% के अंदर 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 अर्घ्य हो जाता है। चूंकि, यदि कोई विशिष्ट आईसी मानक से अत्यधिक हद 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 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 अर्घ्य 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 तीव्रता 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 अर्घ्य 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 टीएल431 अपनी अधिकतम अपव्यय रेटिंग के निकट संचालित होता है, तो बिल्कुल स्थिर होता है।[22] चूंकि, 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 अर्घ्य से अर्घ्य 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 अर्घ्य आवृत्ति पर अर्घ्य 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 (अर्घ्य सीL, उच्च वीCA).[23]
अनुप्रयोग
रैखिक नियामक
सबसे सरल टीएल431 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 अर्घ्य 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, टीएल431 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, किन्तु अव्यवहारिक रूप से उच्च आधार धाराओं के साथ, संतृप्ति मोड में सही ढंग से कार्य कर सकता है।[29] पूरक फीडबैक जोड़ी | कंपाउंड पीएनपी-प्रकार ट्रांजिस्टर को अधिक ड्राइव करंट की आवश्यकता नहीं होती है, किन्तु 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] चूंकि, 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।
टीएल431 का उपयोग करने वाले संवृत-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 ICA इसे लगभग 5 mA पर सेट किया जाना चाहिए, चूंकि इससे समग्र दक्षता प्रभावित हो सकती है।[30][2]
स्विच्ड-मोड विद्युत आपूर्ति
21वीं सदी में, ऑप्टो आइसोलेटर के प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) से सुसज्जित टीएल431, विनियमित स्विच-मोड विद्युत आपूर्ति|स्विच्ड-मोड विद्युत आपूर्ति (एसएमपीएस) के लिए वास्तविक तकनीकी मानक समाधान है।[8][4][9] टीएल431 के नियंत्रण इनपुट को चलाने वाला प्रतिरोधक धारा विभक्त, और एलईडी का कैथोड सामान्य रूप से नियामक के आउटपुट से जुड़ा होता है; ऑप्टोकॉप्लर का phototransistor पल्स चौड़ाई उतार - चढ़ाव (पीडब्लूएम) नियंत्रक के नियंत्रण इनपुट से जुड़ा हुआ है।[33] रोकनेवाला आर3 (