Перейти к содержанию

TL431 — регулируемый источник опорного напряжения

TL431 — трёхвыводной регулируемый стабилитрон: опорное 2,495 В, выходное напряжение от опорного до 36 В двумя резисторами и ток катода до 100 мА. Здесь собраны распиновки разных корпусов, параметры по исполнениям, расшифровка обозначений, условия устойчивости и типовые схемы по даташитам onsemi и Diodes.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

TL431 ведёт себя как стабилитрон, напряжение которого задаётся двумя резисторами. Внутри — источник 2,495 В, усилитель ошибки и выходной транзистор: микросхема пропускает через катод столько тока, чтобы на управляющем входе REF держалось опорное напряжение. Отсюда два применения — источник опорного напряжения и усилитель ошибки в цепи обратной связи стабилизаторов.

Коротко

  • Опорное напряжение — 2,495 В типично; точность при 25 °C: TL431 — 2,44–2,55 В, TL431A — 2,47–2,52 В, TL431B — 2,485–2,505 В (onsemi).
  • Выходное напряжение — от Vref до 36 В; предельное напряжение катод–анод — 37 В.
  • Ток катода — от 1 до 100 мА; минимальный ток регулирования — 0,5 мА типично, 1,0 мА максимум.
  • Динамическое сопротивление — 0,22 Ом типично, 0,5 Ом максимум (у TL431B — 0,14 и 0,3 Ом).
  • Входной ток REF — 1,8 мкА типично, 4 мкА максимум при 25 °C (у TL431B — 1,1 и 2 мкА).
  • Корпуса — TO-92, SOIC-8, PDIP-8, Micro8 (onsemi), SOT23 и SOT25 (Diodes).

Распиновка

TL431 в корпусе TO-92, плоская грань: 1 REF, 2 анод, 3 катодTO-92, плоская граньTL4311REF2A3Kнумерация onsemi
TL431 в TO-92 по даташиту onsemi: 1 — REF, 2 — анод, 3 — катод
КорпусКатод (K)Анод (A)Вход REFИсточник
TO-92321onsemi
SOIC-812, 3, 6, 78onsemi
PDIP-8, Micro8168onsemi
SOT23, TL431132Diodes
SOT23, TL432231Diodes
SOT25354Diodes

В SOIC-8 onsemi выводы анода 2, 3, 6 и 7 соединены с площадкой кристалла внутри корпуса: так улучшается теплоотвод, если подключить их к медному полигону. Свободные выводы обозначены N/C. Главная ловушка — SOT-23: у TL431 и TL432 одного производителя выводы 1 и 2 переставлены, а у разных производителей назначение тоже может отличаться.

Параметры по исполнениям

Характеристики onsemi при 25 °C, VKA = Vref, IK = 10 мА:

ПараметрTL431 (I, C)TL431A (AI, AC)TL431B (BC, BI, BV)
Vref при 25 °C2,44–2,55 В2,47–2,52 В2,485–2,505 В
Уход Vref в диапазоне температур7 / 30 мВ (I), 3 / 17 мВ (C)7 / 30 мВ (AI), 3 / 17 мВ (AC)3 / 17 мВ
Влияние VKA, от Vref до 10 В−1,4 / −2,7 мВ/В−1,4 / −2,7 мВ/В−1,4 / −2,7 мВ/В
Входной ток REF1,8 / 4,0 мкА1,8 / 4,0 мкА1,1 / 2,0 мкА
Минимальный ток катода0,5 / 1,0 мА0,5 / 1,0 мА0,5 / 1,0 мА
Ток в закрытом состоянии при 36 В20 / 1000 нА20 / 1000 нА0,23 / 500 нА
Динамическое сопротивление0,22 / 0,5 Ом0,22 / 0,5 Ом0,14 / 0,3 Ом

Через дробь — типичное и максимальное значения. Тепловое сопротивление кристалл–среда: 178 °C/Вт для SOIC-8 и TO-92, 114 °C/Вт для PDIP-8 и 240 °C/Вт для Micro8.

Расшифровка обозначения onsemi

Заказной номер складывается из частей: TL431 + точность (без буквы — 2,2 %, A — 1 %, B — 0,4 %) + температура (C — 0…70 °C, I — −40…85 °C, V — −40…125 °C) + корпус (LP — TO-92, D — SOIC-8, P — PDIP-8, DM — Micro8) + упаковка (например, R2 — лента в катушке) + G — бессвинцовое исполнение. Например, TL431BCLPG — точность 0,4 %, 0…70 °C, TO-92 в пакете; TL431AIDR2G — 1 %, −40…85 °C, SOIC-8 на ленте. Приставки NCV и SCV обозначают исполнения для автомобильной электроники.

Схемы включения

Регулируемый стабилитрон (рис. 18 даташита onsemi): резистор от питания к катоду, делитель R1–R2 с катода на анод, средняя точка — на REF. Выходное напряжение с учётом входного тока REF:

Uвых=Vref(1+R1R2)+Iref⋅R1U_\text{вых} = V_\text{ref}\left(1 + \frac{R_1}{R_2}\right) + I_\text{ref} \cdot R_1

Номиналы делителя, резистор со стороны питания и нагрев считает калькулятор TL431. Если 100 мА мало, TL431 управляет внешним транзистором (рис. 19), а для последовательного стабилизатора — проходным транзистором (рис. 21).

Источник тока (рис. 22 и 23): TL431 держит на резисторе в цепи эмиттера или истока транзистора напряжение Vref, поэтому ток нагрузки равен Vref / RS: 2,495 В на резисторе 25 Ом — около 100 мА.

Уменьшение динамического сопротивления. При делителе общее динамическое сопротивление растёт: |ZKA′| ≈ |ZKA| · (1 + R1/R2). Для 5 В (R1 = R2) это около 0,44 Ом при типичных 0,22 Ом.

Устойчивость и конденсатор на выходе

TL431 может возбудиться при некоторых значениях ёмкости между катодом и анодом. Рисунок 15 даташита onsemi показывает границы:

Запрограммированное VKAНеустойчиво примерно
Vref (2,5 В)от 10 нФ до 7 мкФ при малом токе катода
5 Впримерно от 10 нФ до 1,5 мкФ
10 и 15 Вуже, верхняя граница — около 1 мкФ

Ёмкость меньше нижней границы или больше 10 мкФ устойчива при любом токе до 140 мА. Значения сняты с графика при 25 °C и служат ориентиром: если в схеме нужен конденсатор, его выбирают вне неустойчивой области и проверяют макет.

Где применяется и чем заменить

onsemi приводит TL431 в схемах стабилизаторов, источников тока, контроля напряжения, компараторов и в обратной связи импульсного понижающего преобразователя (рис. 18–30); кроме того, его используют как источник опорного напряжения для АЦП. Подробно параметры источников опорного напряжения и выбор опоры для АЦП разобраны в статье «Источники опорного напряжения», сравнение с обычным стабилитроном — в глоссарии.

Микросхемы с тем же названием выпускают многие производители, но, как видно по таблице выводов, совпадение названия не гарантирует совпадения цоколёвки в SOT-23: при замене сверяйте назначение выводов, точность и минимальный ток катода по даташиту конкретной микросхемы. ATL431 и TLV431 по даташитам TI сравнены с TL431 в блоке «Аналоги и замены» ниже.

Аналоги и замены

Каждая пара сверена по даташитам обоих производителей: выводы, корпус, предельные напряжения и токи. Значения — из документов, указанных под таблицей; столбец «У замены» показывает, лучше или хуже параметр у замены.

TL431 → ATL431 (Texas Instruments)

Совместим по выводам — тот же корпус и выводы, но часть параметров отличается — схему нужно проверить. Сравнение в корпусе SOT-23-3.

ATL431 — малопотребляющий вариант TL431 в том же корпусе SOT-23 и с той же распиновкой; в источниках питания он ставится на место TL431, в быстрых пороговых схемах — с оговорками.

ПараметрTL431ATL431У замены
Выводы SOT-23-3 (DBZ)1 CATHODE, 2 REF, 3 ANODE1 CATHODE, 2 REF, 3 ANODEтак же
Корпус для сравненияSOT-23-3 (также TO-92, SOT-89, SOIC-8, SOT-23-5)SOT-23-3так же
Напряжение катода, рабочееVref…36 ВVref…36 Втак же
Опорное напряжение при 25 °C (TL431 без буквы, ATL431A)2,440–2,550 В при 10 мА2,475–2,525 В при 1 мАлучше
Ток катода, рабочий1–100 мА0,035–100 мАлучше
Минимальный ток стабилизации, тип. / макс.0,4 / 1 мА20 / 35 мкАлучше
Скорость нарастания напряжения катода в режиме компараторане ограниченане выше 0,0125 В/мкс, иначе возможны ложные срабатыванияхуже

Что проверить при замене

  • В схемах компаратора и супервизора, где напряжение катода меняется быстрее 0,0125 В/мкс, TI не рекомендует ATL431 и предлагает TL431, ATL431LI или TLA431.
  • ATL431 выпускается только в SOT-23-3: замена возможна лишь для TL431 в этом корпусе. В TO-92 и SOIC-8 у ATL431 исполнений нет.
  • ATL431 рассчитан на ток от 35 мкА: резистор питания катода, подобранный под 1 мА для TL431, подойдёт, но можно уменьшить потребление схемы.

Источники: Texas Instruments. TL431, TL432 Precision Programmable Reference (SLVS543S, revised May 2024) — табл. 5-1 (выводы), разд. 6.1 (предельные режимы), 6.4 (рабочие условия), 6.5 (характеристики TL431C); Texas Instruments. ATL43x 2.5V Low Iq Adjustable Precision Shunt Regulator (SLVSCV5E, revised December 2024) — табл. 4-1 (выводы), разд. 5.1 и 5.3 (предельные режимы, рабочие условия), 5.5 (характеристики ATL431A), разд. 8.1 (ограничение скорости нарастания).

TL431 → TLV431 (Texas Instruments)

Функциональный аналог — делает то же, но выводы, корпус или схема включения другие. Сравнение в корпусе SOT-23-3, TO-92.

TLV431 — низковольтный родственник TL431 с опорой 1,24 В; заменяет TL431 только в схемах с питанием до 6 В и после пересчёта делителя.

ПараметрTL431TLV431У замены
Выводы SOT-23-3 (DBZ)1 CATHODE, 2 REF, 3 ANODE1 REF, 2 CATHODE, 3 ANODEиначе
Выводы TO-92 (LP)1 CATHODE, 2 ANODE, 3 REF1 CATHODE, 2 ANODE, 3 REFтак же
КорпусаSOT-23-3, SOT-23-5, SOT-89, TO-92, SOIC-8, SC70-6SOT-23-3, SOT-23-5, SOT-89, TO-92, SOIC-8, SC70-6так же
Опорное напряжение, тип.2,495 В1,24 Виначе
Напряжение катода, рабочее / предельноедо 36 / 37 Вдо 6 / 7 Вхуже
Ток катода, рабочий1–100 мА0,1–15 мАхуже
Минимальный ток стабилизации, макс. (TLV431C/I)1 мА80 мкАлучше

Что проверить при замене

  • Опорное напряжение 1,24 В вместо 2,495 В: делитель обратной связи нужно пересчитать, иначе выходное напряжение будет почти вдвое ниже.
  • TLV431 рассчитан на катод до 6 В и ток до 15 мА — он для низковольтных цепей (обратная связь источников 3,3 и 5 В), а не для замены TL431 на 12–36 В.
  • В SOT-23-3 выводы 1 и 2 переставлены: у TL431 1 — катод, у TLV431 1 — REF. В TO-92 расположение совпадает.

Источники: Texas Instruments. TL431, TL432 Precision Programmable Reference (SLVS543S, revised May 2024) — табл. 5-1 (выводы), разд. 6.1 (предельные режимы), 6.4 (рабочие условия), 6.5 (характеристики TL431C); Texas Instruments. TLV431x Low-Voltage Adjustable Precision Shunt Regulator (SLVS139Z, revised June 2024) — табл. 4-1 (выводы), разд. 5.1 и 5.3 (предельные режимы, рабочие условия), 5.5 (характеристики TLV431).

Частые вопросы

Как определить выводы TL431?

Зависит от корпуса. В TO-92 у onsemi: 1 — управляющий вход REF, 2 — анод, 3 — катод. В SO-8: 1 — катод, 8 — REF, 2, 3, 6 и 7 — анод. В SOT-23 у Diodes TL431: 1 — катод, 2 — REF, 3 — анод, а у TL432 выводы 1 и 2 переставлены. Расположение в SOT-23 у производителей разное — проверяйте по даташиту конкретной микросхемы.

Чем отличаются TL431, TL431A и TL431B?

Точностью опорного напряжения. По onsemi при 25 °C TL431 без буквы — 2,44–2,55 В (±2,2 %), TL431A — 2,47–2,52 В (±1 %), TL431B — 2,485–2,505 В (±0,4 %). У TL431B ещё меньше входной ток REF и динамическое сопротивление. Буквы C, I и V после неё задают температурный диапазон: 0…70, −40…85 и −40…125 °C.

Какой минимальный ток нужен TL431?

Ток катода должен быть не меньше тока, при котором микросхема начинает стабилизировать: по onsemi — 0,5 мА типично и до 1,0 мА, по Diodes — 0,4 мА типично и до 0,7 мА. Резистор со стороны питания выбирают так, чтобы этот ток сохранялся при наименьшем входном напряжении и наибольшей нагрузке. Сверху ток ограничен 100 мА.

Почему TL431 возбуждается с конденсатором на выходе?

Устойчивость зависит от ёмкости нагрузки и тока катода. По графику onsemi при выходном напряжении, равном опорному, неустойчива область примерно от 10 нФ до 7 мкФ при малом токе; меньше 10 нФ и больше 10 мкФ — устойчиво. При выходе 5–15 В область уже. Конденсатор выбирают вне неустойчивой области либо не ставят вовсе.

Источники

  1. onsemi. TL431A, B Series, NCV431A, B Series, SCV431A: Programmable Precision References (TL431/D, Rev. 45, November 2025) — с. 1 — выводы TO-92, PDIP-8, Micro8, SOIC-8; предельные режимы; тепловые сопротивления; с. 3–4 — характеристики исполнений; рис. 15 — границы устойчивости; рис. 18–23 — схемы; с. 13 — заказные номера
  2. Diodes Incorporated. TL431/TL432: Adjustable precision shunt regulator (DS35050 Rev. 7-3, June 2021) — выводы SOT23, SOT25 и SO-8; у TL432 в SOT23 выводы 1 и 2 переставлены; минимальный ток катода 0,4–0,7 мА; документ помечен как не рекомендуемый для новых разработок
Страница помогла?

Нашли ошибку? ·

Смотрите также