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TL431 模擬與實作 問題

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發表於 2017-12-27 09:55:45 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
上網看完計算公式後,實際做做看,上論壇來請教一 下

實際接線,量測到如下
擷取3.PNG
跑模擬也吻合
擷取.PNG

但改一下應用,Vk=1.8V  Vref=2.7V  這我就不太懂為什麼會這樣!
擷取4.PNG
跑模擬數據,結果也不一樣
擷取2.PNG


看過站上大大們貼的教學,有些和google到的教材一樣! 還是一樣看不懂!
這Vk=1.8V 和 Vref=2.7V是怎麼來的?
發表於 2017-12-27 10:30:51 | 顯示全部樓層
本文章最後由 duke83 於 2017-12-27 10:52 AM 編輯

431 的接法不正確當然模擬電路就會算不對。

431 的 REF 接腳經過電阻分壓後應是 2.5V 431 才能正常工作,這種錯誤接法 2K 1K 分壓後是 4V 太高,接到 431 後 REF 被內部保護元件拉下來到 2.7V(REF 電壓應低於 CATHODE),Vka 也被拉到很低才會成為 1.8V。

看一下 431 內部簡化電路就能知道 431 的動作原理,REF 電壓從比較器的正端輸入,只要 REF 電壓比內部 2.5V 高輸出電晶體就會一直導通。
REF 分壓電阻不正確的接法無法給 431 回授去做比較,所以 431 現在的輸出處在全導通的狀況下。

78_1338447552.jpg

這個情況下模擬電路是 1.08V 而實際量到是 1.8V 這是因為模擬軟體與實體的 431 輸出電晶體的 Vce(set) 數值不一樣所致。

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8

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發表於 2017-12-27 12:01:31 | 顯示全部樓層
修改後的電路不正常是因為您把2k接到12V電源,這樣回授就不正確了,要接到TL431的輸出才會構成回授迴路,才能正確穩壓。

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發表於 2017-12-27 14:03:45 | 顯示全部樓層
本文章最後由 jason680 於 2017-12-27 02:11 PM 編輯

樓上幾位高手,已經點出問題...

那我就用"慢動作"來說一下...

TL431_onoff.jpg


首先,我們把方向,改成跟你畫的電路圖一樣
然後把TL431,換成等效的電路圖來看(右圖)

然後"慢動作"....
1. 一開始,我們假設都沒有電...
所以TL431的電晶體是Turn off(沒導通)...

2. 接下來算 R1與R2中間那個點的電壓(Vb)
  因為TL431的電晶體是Turn off, 我們就當沒接TL431
所以Vb 就會是 12V跟三個電阻的分壓
Vb = 12 * R2/(R1+R2+R3)
註: R1=2K, R2=1K, R3=500 ohm
Vb = 12* 1K/(1K+2K+0.5K) = 12 /3.5 = 3.43V(四捨五入後)
我們先算 Vb在TL431電晶體Turn off狀態下, Vb是不是能超過2.5V(TL431的Vref)
如果 不能超過...接下來,就不用算,因為 TL431相當於沒工作(沒接一樣)...

因為我們是慢動,解析問題....
所以Vb不是從0(沒電)到上電,一直跑到3.43V
而是Vb在三個電阻分壓且 "沒有外界電路"改變(電壓/電流)特性下,會變成3.43V(在Vcc=12V時)

TL431_onoff1.jpg
上圖, TL431電晶體Turn off 情形下, "單純"三個電阻分壓的情形...

剛剛我們有說...是在"沒有外界電路"改變(電壓/電流)特性下...

那什麼是 "有外界電路"改變(電壓/電流)特性下...
那就是TL431的工作條件... Vb >Vref(2.5V,一般都採2.5V)
也就是 上圖的Vb在大於2.5V之後,就發生一些變化
TL431電晶體Turn on,改變了原有的(電壓/電流)特性
這時Va,Vb...不能再用原來的簡單分壓來算....

TL431_onoff2.jpg

當Vb > 2.5V時 TL431電晶體Turn on, 加大了R3(500 ohm)的電流
R3電流變大, 壓降變多, Va = 12 - R3的壓降, Va跟著變低
Va 變低, Vb= Va* R2/(R1+R2) => Vb = Va * 1/3, Vb也跟著變低了...

這時候有一個現象...
Vb 從小於2.5V, 慢慢變大, 當超過2.5V時...由剛剛上面的推演...
最後跑了一圈回來,又讓Vb變低...

註:這個過程又叫 "負"回授,就是Vb增加,經過電路作用,又返迴影響Vb,叫做"回授",
如果返迴是同向(Vb增加,返迴又增加)叫正回授
如果返迴是反向(Vb增加,返迴要減少)叫負回授

於是Vb在2.5V的時候會一直....一下增加, TL431電晶體Turn on, 照成 Vb又低於2.5V
Vb又低於2.5V,TL431電晶體Turn off, R3電流減少(壓降變少),Va變高, Vb跟著又變高
所以 Vb 最後就是
1. 比2.5V高, 繞一圈回來,又要變低
2. 比2.5V低, 繞一圈回來,又要變高

我們剛剛....都是慢動作,但在電路(的電子)上,反應是光速...
所以最後...
Vb不能比2.5V高, 又不能比2.5V低...所以就會等於2.5V

所以,在"正常"的TL431偏壓設計下, Vb就會等於Vref=2.5V
註:以上沒有討論誤差,溫度漂移,...等等問題

Vb = 2.5V, 跟據分壓
Vb = Va* 1/3,
Va = Vb *3 = 7.5V


接下來,我們來看,下一個圖....
為什麼被認為是 (電路)"設計"錯誤...
TL431_onoff3.jpg

(這裏就不再細細,慢慢講...如果以下沒聽懂,
回頭看上方的過程,把它弄熟,就會懂...)

首先 Vb一樣是大於2.5V之後, TL431電晶體Turn on,
照成R3(500ohm)電阻有電流流過....
接下來.....嗯!
Va =12V, 沒變也...(除非你能把12V拉下來---讓12V過載--但這樣設計也有問題)
Va 沒變, Vb=Va*1/3 => 自然Vb也沒受影響(大於2.5V,就讓它大於2.5V)
這時, Vb 愈來愈大, TL431只能"盡全力"把電晶體Turn on,把Ic"開到"最大
Ic電流開到最大, Vc電壓自然變很小(有一定的程度)...

細節不再細細討論,就好像闖紅燈,會"沒事/輕傷/重傷/死亡"---就不用討論,別闖紅燈就對了
結論,就是 "設計"錯誤,知道錯誤了,改過來就好,用對的電路...






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發表於 2017-12-27 19:59:36 | 顯示全部樓層
「跑模擬也吻合」,那個畫電子圖,那裡下載的,
發表於 2017-12-27 21:23:40 | 顯示全部樓層
.......說的太難了,我也看不懂。

要能理解問題所在,第一得先知道 431 的工作原理。

要講 431 工作原理,前提是要先知道稽納二極體的工作原理。

要知道稽納二極體的工作原理,不用講到原子層級,就單從應用面來看就好。

簡單提一下,稽納二極體的功能,是兩端 (A/K) 能保持一定值的電壓。

為什麼能保持一定值的電壓?它是透過導通電流來完成這件事情的,所以要配合電阻使用。

為什麼要配合電阻?導通電流後會維持一定值的電壓?

這裡就是很重要,也是很難的一個切入點。真的知道之後,才能繼續講下一步。

431 簡單看來是稽納二極體的進化版本,玩到最後,可以變化出無窮無盡的應用出來。
發表於 2017-12-27 22:56:27 | 顯示全部樓層
雨知波自行維修 發表於 2017-12-27 07:59 PM
「跑模擬也吻合」,那個畫電子圖,那裡下載的,

模擬器下載處
https://www.mouser.tw/multisimblue/
 樓主| 發表於 2017-12-28 14:09:31 | 顯示全部樓層
jason680 發表於 2017-12-27 02:03 PM
樓上幾位高手,已經點出問題...

那我就用"慢動作"來說一下...

感謝你回復的內容,鞭辟入裡、圖文並茂!
大致上能理解您的解說!
冒昧想問一下,那實際量測出來1.8V的狀況,有辦法計算嗎?
另外,Vref點,量測到的數據,也有辦法計算出來嗎?
謝謝!
 樓主| 發表於 2017-12-28 14:16:39 | 顯示全部樓層
ysc 發表於 2017-12-27 12:01 PM
修改後的電路不正常是因為您把2k接到12V電源,這樣回授就不正確了,要接到TL431的輸出才會構成回授迴路,才 ...

目前看到很多POWER電路,回授部分
TL431都是這樣接的

擷取.jpg
發表於 2017-12-28 14:29:06 | 顯示全部樓層
本文章最後由 ysc 於 2017-12-28 02:31 PM 編輯
s31167 發表於 2017-12-28 02:16 PM
目前看到很多POWER電路,回授部分
TL431都是這樣接的


那意思不一樣啊!您改接的是固定電源,而電源供應器主迴路的週期比是受這棵TL431控制的,也就是有形成封閉回授迴路。

輸出電壓->TL431->光耦合->主迴路->變壓器->輸出電壓

輸出電壓太高->TL431導通大->光耦合LED較亮->主迴路週期比降低->輸出電壓降低

輸出電壓太低->TL431導通減少->光耦合LED亮度低->主迴路週期比降高->輸出電壓升高

發表於 2017-12-28 17:04:23 | 顯示全部樓層
s31167 發表於 2017-12-28 02:09 PM
感謝你回復的內容,鞭辟入裡、圖文並茂!
大致上能理解您的解說!
冒昧想問一下,那實際量測出來1.8V的狀況 ...

實際量到1.8V如何得知:
1.翻使用那顆的官方文件。
2.實際量測。

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431b.pdf
page 23.
TL431's output low level voltage in open-loop/comparator mode is ~2 V

模擬軟體不一定有錯,只是它模擬元件的參數非你用的( or out of date.)
發表於 2017-12-28 17:45:36 | 顯示全部樓層
本文章最後由 ciko.ciko 於 2017-12-28 05:48 PM 編輯
s31167 發表於 2017-12-28 02:16 PM
目前看到很多POWER電路,回授部分
TL431都是這樣接的


1.請參考此偏視訊說明.https://www.youtube.com/watch?v=yXBGA_B73UQ&feature=youtu.be
2.內容來自內部視訊教學篇之一.http://bbs.pigoo.com/thread-66599-1-1.html

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發表於 2017-12-28 21:03:35 | 顯示全部樓層
shamash 發表於 2017-12-27 10:56 PM
模擬器下載處
https://www.mouser.tw/multisimblue/

要寫註冊資料,它是試用版嗎,還是永久免費,
發表於 2017-12-29 08:43:35 | 顯示全部樓層
雨知波自行維修 發表於 2017-12-28 09:03 PM
要寫註冊資料,它是試用版嗎,還是永久免費,

永久免費
發表於 2017-12-29 17:07:54 | 顯示全部樓層
請問一下tl431, 如何取用,謝謝!
發表於 2017-12-30 00:49:27 | 顯示全部樓層
tom4318 發表於 2017-12-29 05:07 PM
請問一下tl431, 如何取用,謝謝!

按元件庫中的右方search...欄位,跳出component search畫面,在畫面中間的component輸入TL431,接著 按search鍵即可.
發表於 2017-12-30 02:13:54 | 顯示全部樓層
我看國外玩multisim的以學生族群居多,一般玩電子的以LTspice居多,免費免註冊.
http://bbs.pigoo.com/forum.php?m ... p;highlight=ltspice
發表於 2017-12-30 10:02:01 | 顯示全部樓層
ciko.ciko 發表於 2017-12-30 12:49 AM
按元件庫中的右方search...欄位,跳出component search畫面,在畫面中間的component輸入TL431,接著 按searc ...

謝謝ciko.ciko告知 ,MultiSIM BLUE 搜尋不到,應該是此版的問題。
發表於 2018-1-2 14:34:03 | 顯示全部樓層
本文章最後由 jason680 於 2018-1-2 02:39 PM 編輯
s31167 發表於 2017-12-28 02:16 PM
目前看到很多POWER電路,回授部分
TL431都是這樣接的



你的回覆...成語"鞭辟入裡",說明中文造詣不錯...
(我是在成語大挑戰才知道這成語...)

不過話又說回來,你對電路的感受力可能少了某些東西(負回授)...

負回授.png

註: 看得懂圖,就不用看以下說明 ----------------
我把你的圖 給簡化了---不影響觀念解說,都去除,留下重點部份...

1. V增(電壓增加)
  當輸出(DC+)的V增,接著經R11與R13分壓

2. V增(電壓增加)
    Q3(TL431)的ref電壓跟著增加(大於2.5V),接著Ika增加

3. I增(電流增加)
  Q3(TL431)的Ika增加, 接著光耦合的發光LED(U1-B)電流增加

4. I增(電流增加)
  光耦合的發光LED(U1-B)電流增加, LED發光量也跟著增加

5. I增(電流增加)
  光耦合的LED(U1-B)發光增加,接下來光電晶體(U1-A)電流也跟著增加

6. V減
   由一級(次)側,光電晶體(U1-A)電流增加,經過不算"簡單"過程...
  影響二級(次)側,電壓減少...

由於 6. V減最後又影響 1. V減,再接著2. V減....

由1. V增(或說2.V增)經過電路繞了一圈又回到1.V減(或2.V減)....
就之前說的...
正回授: A點(V或A)增加 ==>經電路迴路結果 ==>回到A點,結果又增加, 稱正回授
負回授: A點(V或A)增加 ==>經電路迴路結果 ==>回到A點,結果變減少, 稱負回授

負回授的特性,就是我們一般觀念中的 多退少補
例如:
你要 DC out = 12V,   12V /2.5V = 4.8倍, 所以分壓電阻比 1:3.8
你要 DC out = 5V,     5V /2.5V = 2倍, 所以分壓電阻比 1:1
你的輸出大於 5V, 分壓大於2.5V, 經TL431及其他電路,又把DC out(5V)拉下來
你的輸出小於 5V, 分壓小於2.5V, 經TL431及其他電路,又把DC out(5V)拉上來
多退少補, 比5V多,就退(減少), 比5V少,就補(增加)
最後 就會穏定在你想要的5V.
回頭去看,你知道的電路圖,去推演看看...能不能有多退少補結果,
如果有則是正常(電路), 如果 沒有 你就要想是不是有什麼問題
註:在這多退少補的切換就是switch的切換頻率,也是雜訊頻率...

註: 因為這個負回授過程是多退少補,且經過不少元件,只要有個環節出問題,
整個電路就失控,所以輕則保險絲燒毀或者整個負回授相關電路元件一一陣亡...








補充內容 (2018-1-2 04:00 PM):
多看(網路)資料,應該會讓你更了解PowerSupply...
http://www.scientech.com.tw/CH/service/images/sps.pdf

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