Перейти к содержанию

Шунтовой стабилизатор

Шунтовой стабилизатор включают не последовательно с нагрузкой, а параллельно ей: через балластный резистор течёт ток, и стабилизатор забирает его излишек, удерживая напряжение. Простейший пример — стабилитрон, регулируемый — TL431.

Обновлено Редакция GAW

Шунтовой стабилизатор (shunt regulator, параллельный стабилизатор) — стабилизатор напряжения, включённый параллельно нагрузке. От источника ток поступает через балластный резистор, а стабилизатор пропускает через себя столько тока, сколько нужно, чтобы напряжение на нагрузке оставалось постоянным: нагрузка взяла меньше — стабилизатор взял больше.

Простейший шунтовой стабилизатор — стабилитрон с резистором; расчёт резистора и мощности — в калькуляторе стабилитрона. Его точность ограничена разбросом и наклоном характеристики стабилитрона. Регулируемый и точный вариант — TL431: внутри источник опорного напряжения 2,495 В, усилитель ошибки и транзистор, а выход задают два резистора:

U=UREF⋅(1+R1R2)+IREF⋅R1U = U_{REF} \cdot \left(1 + \frac{R_1}{R_2}\right) + I_{REF} \cdot R_1

По даташиту onsemi выход настраивается от 2,495 до 36 В, а ток катода — от минимального 0,4–0,7 мА до 100 мА.

ШунтовойПоследовательный (7805, LDO)
Включениепараллельно нагрузке, после балластного резисторамежду источником и нагрузкой
Ток от источникапочти постоянный, независимо от нагрузкиравен току нагрузки
КПД при малой нагрузкенизкийвыше
Защита от короткого замыканияток ограничен резисторомнужна встроенная защита

Поэтому шунтовые стабилизаторы применяют для малых токов, в опорных цепях и обратной связи источников питания — в обратной связи TL431 сравнивает выходное напряжение с опорным. Выводы, исполнения и схемы — в карточке TL431.

Частые вопросы

Чем шунтовой стабилизатор отличается от последовательного?

Последовательный — например, 7805 или LDO — стоит между источником и нагрузкой и гасит лишнее напряжение на себе. Шунтовой включается параллельно нагрузке после балластного резистора и отводит лишний ток. Он проще, но тратит энергию впустую, даже когда нагрузка не потребляет.

Как рассчитать выход TL431?

По формуле из даташита onsemi: U = 2,495 · (1 + R1/R2) + Iref · R1, где R1 — резистор от катода к управляющему входу, R2 — от входа к аноду. Ток входа Iref мал, и вторым слагаемым при небольших R1 обычно пренебрегают. Готовый расчёт — в калькуляторе TL431.

Какой ток нужен через TL431?

Не меньше минимального тока катода — у onsemi 0,4–0,7 мА в зависимости от исполнения, — иначе он не стабилизирует. Балластный резистор рассчитывают так, чтобы этот ток оставался и при максимальном токе нагрузки, и при минимальном входном напряжении.

Источники

  1. onsemi. TL431A, B Series, NCV431A, B Series, SCV431A: Programmable Precision References (TL431/D, Rev. 45, November 2025) — регулируемый шунтовой источник: опорное 2,495 В, выход до 36 В двумя резисторами по формуле Vka = Vref · (1 + R1/R2) + Iref · R1; ток катода 1–100 мА, минимальный для стабилизации — 0,4–0,7 мА
  2. Diodes Incorporated. TL431/TL432: Adjustable precision shunt regulator (DS35050 Rev. 7-3, June 2021) — TL431 как регулируемый шунтовой стабилизатор; выводы и исполнения

Нашли ошибку?