Jak działa regulowana dioda zenera TL431

[porlock]

Cześć, mam taki bardzo prosty układ jak poniżej, zamiast rezystora R1 dałem potencjometr żebym mógł sobie dynamicznie ustawić napięcie przebicia, tyle tylko ze gdy nim kręcę dioda dosyć płynnie rozjaśnia się i przyciemnia.

Co zmienić aby uzyskać wykres jak w dokumentacji Figure1

https://www.fairchildsemi.com/datasheets/TL/TL431.pdf

[tg3a]

Witam.

Cześć, mam taki bardzo prosty układ jak poniżej, zamiast rezystora R1 dałem potencjometr żebym mógł sobie dynamicznie ustawić napięcie przebicia, tyle tylko ze gdy nim kręcę dioda dosyć płynnie rozjaśnia się i przyciemnia.

I prawidłowo.
Wspomniany Figure1 dotyczy charakterystyki tej regulowanej diody Zenera. Jaki płynie prąd w obwodzie diody zależy od napięcia VCC, napięcia pracy LED1, ustawionego napięcia diody, oraz R3. Jeśli napięcie diody zmieniamy płynnie, to i prąd zmienia się płynnie.
Zastanów się, co to miało znaczyć "uzyskać wykres jak w dokumentacji Figure1"? Sama dioda Zenera przecież zachowuje się zgodnie z tym wykresem (w ścisłym rozumieniu oczywiście tylko dla sytuacji, gdy R1=0). Czy to ma znaczyć, że na osi poziomej mamy mieć kąt ustawienia potencjometru, i zrobić tak, żeby przy małym ruszeniu potencjometrem prąd diody wzrósł raptownie i by ją trafił szlag (ją, albo LED1, albo też i obie razem)? W takim razie zbliżony efekt uzyskasz, gdy dasz R3=0, ale chyba nie o to Ci chodziło. Przemyśl to jeszcze raz.

[porlock]

Nie zmieniam napięcia diody miedzy Katodą diody a plusem, tam napięcie jest stałe, za pomocą R1 zmieniam napięcie na nóżce referencyjnej która powinna określić napięcie przebicia. Spodziewał bym się ze gdy ustawie napięcie przebicia równe bądź niniejsze od napięcia na katodzie to dioda zacznie przewodzić w kierunku od katody do anody i popłynie prze nią prąd ograniczony przez rezystor R3.
Tym czasem zmiana napięcia na nóżce referencyjnej diody poprzez rezystor R1 powoduje liniowy wzrost prądu na diodzie w kierunku od C do A

[tg3a]

Prąd w obwodzie diody I = (Vcc - Uled - Uzen)/R3.
Przyjmijmy Uled=3 V, oraz Vcc= 10 V.
Jeśli ustawisz R1 = 0, to masz Uzen = 2,5 V (zgodnie ze wzorem na str. 6 karty katalogowej). Wtedy I = 4,5 V / R3.
Jeśli ustawisz R1 = R2, to masz Uzen = 5 V. Wtedy I = 2 V / R3.
Wszystko się zgadza - zależność jest płynna, bo jaka miałaby być?

[porlock]

Chciałbym aby działało to jak on/off tzn
jeśli Uzen > VCC to ICE = 0
jeśli Uzen <= VCC to ICE = VCC/R3

Da się tak w ogolę ?

[tg3a]

W takim jak Twój układzie - nie, z tego powodu, że w szereg z R3 są i inne elementy, na których spadek napięcia jest niezerowy.
A tak w ogóle, to zapewne się da, tylko trzeba byłoby trochę bliżej wiedzieć, jakie są wymagania/ograniczenia projektowe. Pierwsza myśl, jaka się nasuwa, to wykorzystanie wzmacniacza operacyjnego/komparatora, a jeśli rygorystycznie traktować wymaganie, aby próg zadziałania był równy napięciu zasilania, to musiałby być on typu "rail to rail".

[porlock]

A jak by zastosować zwykłą diodę Zenera o ustalonym na sztywno napięciu przebicia ?

[tg3a]

Co się da zrobić na zwykłej diodzie Zenera, to tym bardziej da się zrobić i na regulowanej. A więc nie o to chodzi, co się zastosuje, tylko o założenia. Czyli jak układ ma działać (np. w poszczególnych warunkach/stanach jego wejść, w tym również napięcia zasilania).

[magikjl]

Kolego porlock, do uzyskania wykresu potwierdzającego figure 1 masz źle zbudowany układ. W twoim układzie nie zwiększasz obciążenia regulowanej diody zenera, tylko regulujesz prąd płynący przez LED przy pomocy zmian napięcia referencyjnego. Jeśli chcesz zdjąć taki wykres z twojej diody, to układ powinieneś trochę zmodyfikować. Zamiast LED - miliamperomierz, do A i C równolegle dołączyć voltomierz, Nóżkę R źródła odłączyć od rezystorów i dołączyć do C źródła. Regulując napięcie VCC względem 0V powinieneś móc zdjąć taką charakterystykę. Jeśli chcesz regulować wartość napięcia odniesienia, układ trzeba upodobnić do figure.2, czyli R odłączyć od C i podłączyć do środka rezystorów, tak jak masz teraz, ale górną końcówkę R1 odłączyć od VCC i dołączyć do C źródła.

[porlock]

Chyba już wiem o co chodzi, aby układ TL431 działał jak dioda Zenera napięcie na nóżce referencyjnej powinno wynosić 2.5V, jeśli jest większe działa on w tedy jak tranzystor PNP i wzmacnia prac na nóżce c, w zależności od prądu nóżki r. Jeśli napięcie na r jest mniejsze niż 2.5V to TL431 wchodzi w stan blokowania ale całkowita blokada następuje dopiero przy 1V, co obrazuje Figure 2.

[tg3a]

Wygląda na to, że chwytasz ideę działania tego układu, ale ja nie powiedziałbym, że działa on jak dioda Zenera wtedy, gdy napięcie na nóżce R jest równe 2,5 V. Gdyby rozdzielić nóżki C i R oraz zwiększać napięcie na C, a napięcie na R pozostawałoby bez zmian równe 2,5 V, to prąd wpływający do C nie wzrastałby w sposób raptowny, a zapewne tylko nieznacznie.
Tak naprawdę, to można raczej traktować go jako tranzystor NPN o bardzo dużym wzmocnieniu napięciowym (i prądowym również), którego napięcie baza-emiter (tutaj R-A) wynosi nie 0,7 V, a 2,5 V.
Natomiast jako dioda Zenera może być traktowany układ złożony z TL431 i z dzielnika oporowego utworzonego z oporników włączonych między C i R oraz między R i A, której napięcie Zenera może być ustawiane poprzez dobór stosunku podziału dzielnika. Innymi słowy, dopiero zamknięcie pętli sprzężenia zwrotnego między C a R czyni z tego uładu diodę Zenera.

[porlock]

Gdyby rozdzielić nóżki C i R oraz zwiększać napięcie na C, a napięcie na R pozostawałoby bez zmian równe 2,5 V, to prąd wpływający do C nie wzrastałby w sposób raptowny

Hmm a dlaczego ?

[magikjl]

Koledzy, to nie jest układ do prawidłowej analizy działania źródła napięcia referencyjnego. Pierwszą zmyłką jest dioda świecąca, która jest obciążeniem nieliniowym, więc pomiary których dokonujesz lub interpretacje na podstawie świecenia diody lub hipotetycznego jej zachowania są bardzo domniemane lub trochę zafałszowane. Nie wiem porlock, co zamierzasz robić z TLem, ale jeśli to są jakieś laborki czy coś takiego, to skup się na schematach zastępczych z elementami podobnymi do noty katalogowej i schematami równie podobnymi. Jeśli projektujesz jakiś układ, to opowiedz co nieco o tym jak ma działać, to coś się pomoże. Inaczej to błądzenie we mgle.

[tg3a]

Gdyby rozdzielić nóżki C i R oraz zwiększać napięcie na C, a napięcie na R pozostawałoby bez zmian równe 2,5 V, to prąd wpływający do C nie wzrastałby w sposób raptowny

Hmm a dlaczego ?

Dlatego, że obwód C "nie wie", czy to napięcie 2,5 V na wejście R jest podawane bezpośrednio, czy przy pomocy dzielnika. Skoro go oddzielimy od R... A gdyby np. był to normalny układ z zamkniętą pętlą i 2,5 V powstawało np. z 7,5 V poprzez 3-krotny podział dzielnikiem, to obwód C musi do tych 7,5 V w tym wypadku siedzieć praktycznie cicho. Tak więc i przy 2,5 V w układzie z rozerwanym sprzężeniem musi siedzieć cicho.
Ale są to takie teoretyczne dywagacje - chciałem przy ich pomocy stwierdzić, że TL431 może być traktowany jako dioda Zenera tylko wtedy, gdy zostanie połączony zgodnie ze swym schematem aplikacyjnym, czyli albo nóżka C bezpośrednio z R, albo poprzez dzielnik oporowy.
Tak przy okazji - z tym podobieństwem TL431 do tranzystora, o którym pisałem wyżej, to nie można tego oczywiście traktować w sposób zbyt daleko idący.

[rafal.220]

Panowie TL431 w zależności od sposobu połączenia może pracować jako źródło prądowe bądź napięciowe, i chyba to jest kluczem do owej zagadki. (nie wnikam w szczegóły.)

[Tomasz Gumny]

[...] gdy nim kręcę dioda dosyć płynnie rozjaśnia się i przyciemnia.
Co zmienić aby uzyskać wykres jak w dokumentacji Figure1

1. Sprawdź poprawność połączeń lub pokaż zdjęcie zmontowanego układu.
2. Włącz równolegle do LED rezystor ~1kΩ.

[virgo]

Schemat masz prawidłowy. Co więcej, jeśli TL431 nie jest uszkodzony, to działa on zgodnie z Figure 1. A LED rozjaśnia się delikatnie, bo Figure 1 jest narysowany w takiej skali
Zwiększając napięcie na końcówce REF, twój TL najpierw działa wg Figure 2. Widzisz to kolano (łuk)?
Rozwiązaniem problemu powinno być dołączenie równolegle do leda rezystora o oporności kilku kiloomów, np. 3k3 (patrz post powyżej)