Riferimento di Tensione con TL431

NE555 Voltage Trimmer TL431 tensione schema Riferimento References Calcolo   Semplicissimo e preciso riferimento di tensione tarabile realizzato con un TL431, ovvero un piccolo integrato con Soli 3 Pin… 

 
 
 
 




 

RIFERIMENTO DI TENSIONE o VOLTAGE REFERENCES

Idealmente un riferimento di tensione è un circuito elettronico che produce una tensione costante indipendentemente dal carico, dalla tensione di alimentazione, dalla temperatura e indipendentemente dal tempo.

I riferimenti di tensione, o in inglese voltage references, sono usati per avere tensioni di riferimento negli alimentatori, negli ADC e DAC e negli strumenti di misura. Esistono sistemi di diversa precisione in base alla funzione che devono svolgere, ad esempio, per uno strumento di misura di precisione serve un riferimento di tensione molto più preciso rispetto al riferimento di tensione di un alimentatore.

Ovviamente più è preciso e costante il riferimento di tensione maggiore è la sua complessità circuitale. La precisione dei voltage reference è espressa in part per million (ppm) e indica quanto varia il riferimento al variare di parametri come temperatura, alimentazione o altri. Ad esempio se ho 1ppm di variazione per ogni °C sopra i 25°C, e ho 30°C con un riferimento a 25°C di 1V, con un aumento di 5°C avrò una tensione di 1V+5*1µV=1,000005V.

Esistono vari circuiti per creare un voltage references di buona qualità; le soluzioni qui presentate prevedono soluzioni che vedono coinvolti diodi e diodi Zener, soluzioni che prevedono l’uso di Zener regolabili e infine circuiti integrati che provvedono a realizzare dei voltage references serie.


 




 

RIFERIMENTO DI TENSIONE UTILIZZANDO IL TL431

Il TL431 è un dispositivo a tre terminali che funge da riferimento parallelo di tensione, funziona come un diodo Zener con tensione programmabile, ovvero si può variare la tensione tra anodo e catodo quando è polarizzato in inverso. La piedinatura e la connessione classica è la seguente: NE555 Voltage Trimmer TL431 tensione schema Riferimento References Calcolo

Connesso come si può vedere in questo schema, si comporta come un diodo Zener da circa 2,5V . Le caratteristiche elettriche alla temperatura di 25°C e con una corrente Ik=10mA, sono le seguenti:

NE555 Voltage Trimmer TL431 tensione schema Riferimento References Calcolo   VREF è la tensione ai capi nel caso della connessione vista prima, inoltre è la minima tensione che si può avere tra catodo e anodo, non si può avere un riferimento di tensione minore di 2,495V circa. Il parametro Reference Drift è la variazione della tensione di riferimento al variare della temperatura e infine la ILIM è la corrente massima che si può avere tra anodo e catodo.

Per realizzare un riferimento di tensione variabile con il TL431 si utilizza il seguente circuito descritto dalle seguenti equazioni:

NE555 Voltage Trimmer TL431 tensione schema Riferimento References Calcolo   Si suppone che nel partitore formato da R1 e R2 la corrente sia molto più piccola di quella che circola nel TL431 quindi per trovare il valore della resistenza R basta risolvere la formula ricordando, come indicato dal datasheet, che la Imin vale circa 1mA mentre la corrente massima è 100mA. È meglio far scorrere una corrente minima un po’ più grande di quella massima, ad esempio 10mA. La VREF è quella indicata nel datasheet ovvero 2,495V.

La IREF massima è riportata nel datasheet e vale 4µA massimi, conoscendo questo valore e fissando il valore R1 si può trovare il valore di R2 che ci permette di avere la tensione in uscita voluta.

Ad esempio se si vuole una Vo=2,56V con una tensione di ingresso di 5V circa, fissando una corrente di 10mA nel dispositivo, si avrà:

NE555 Voltage Trimmer TL431 tensione schema Riferimento References Calcolo   Quindi il circuito sarà:

NE555 Voltage Trimmer TL431 tensione schema Riferimento References Calcolo   In alternativa si può usare un trimmer collegato come visibile nello schema sottostante, calcolare solo il valore di R e andare a tarare il trimmer per ottenere la tensione d’uscita voluta:

NE555 Voltage Trimmer TL431 tensione schema Riferimento References Calcolo   Realizzando il circuito e tarando il trimmer si ottiene:




NE555 Voltage Trimmer TL431 tensione schema Riferimento References Calcolo

La capacità funge da filtro per evitare che variazioni di Vin si ripercuotano sulla tensione desiderata in uscita. Per avere una maggiore precisione si può usare un trimmer rotativo di precisione, oppure, se R2>>R1 o viceversa si inserisce una resistenza oltre che il trimmer.

Infine una volta tarato, se il riferimento serve per un applicazione specifica, quindi non verrà mai più variato, si può pensare di bloccarlo con della colla a caldo.





 

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Riferimento di Tensione con TL431 ultima modifica: 2015-12-19T15:23:28+00:00 da ne555

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