Pode ser usado em aplicações como monitor de tensão, circuitos de referência de precisão, como diodos zener, comparador de tensão em fontes chaveadas e etc.
Na figura 1 temos o símbolo do componente que é igual ao do zener com um pino a mais de referência. E na figura 2 é mostrado o circuito interno. É um comparador com uma voltagem de referência de 2,5V numa porta e a entrada Ref na outra e na saída do comparador um transitor shunt.
A figura 3 mostra como ele será usado como um zener programável. A resistência Rs limita a corrente catodo-anodo (Ika), que deve estar compreendida entre 1mA a 150mA (esta corrente é a máxima permitida, portanto deve se usar um valor bem mais baixo). Quando a tensão na entrada cai de valor, deve ser mantido uma corrente mínima de 1mA para que o componente funcione normalmente. Neste exemplo o pino Vref está ligado no catodo e com isso a tensão em Vka será a mesma da tensão de referência, ou seja, 2,5V.
A figura 4 mostra seu uso e a fórmula para sua configuração. A rede divisora R1 e R2 dever fornecer, na entrada Vref, uma tensão de 2,5V em função da tensão escolhida em Vka. Por exemplo: Vka = 12V, então a divisão deve dar sobre R2 uma queda de tensão de 2,5V. A fórmula é simples, é a multiplicação da tensão de referência pelo resultado da divisão dos resistores mais um. O termo Iref*R1 pode ser desprezado em circuitos simples. Colocando um trimpot no lugar de R2, teremos um ajuste preciso da tensão de saída Vka.
Funcionamento:
Quando a tensão na entrada Vref sobe alguns milivolts, o transistor shunt conduz aumentando a corrente no resistor de entrada Rs e provocando uma queda de tensão maior. Como a queda de tensão no resistor RS está em série com a tensão Vka, está vai diminuir. No caso contrário, uma diminuição na tensão Vref vai provocar uma diminuição da corrente em Rs e, portanto, uma menor queda de tensão nele. Vka subirá e estabilizará a saída Vka. É a variação de corrente que faz a tensão Vka se manter constante nos reguladores shunt.
Utilizações:
Referência precisa para reguladores:
Fonte de corrente constante:
Rcl está em paralelo com a tensão de referência, portanto, quando a corrente que pelo resistor provocar uma tensão de 2,5V, o transistor vai ter sua corrente de base reduzida, estabilizando a corrente de saída num valor constante. Para um valor de corrente qualquer, a Rcl pode ser calcula pela fórmula: Rcl = Vref / Iout.
Comparador de tensão:
Quando a tensão em Vref for maior que 2,5V, a saída em Vout será de 2V , e quando menor será de V+
Detector de Sobretensão:
Este circuito é usado para monitorar a tensão na saída de uma fonte ou num determinado ponto do circuito que a tensão não pode passar de um valor. Quando o valor de entrada, neste caso é 12V, subir alguns milivolts, o Led vai acender indicando a sobretensão. O Valor na entrada pode ser qualquer um desejado e deve ser calculado usando a fórmula: Vin = Vref (1+R2/R1). Rs é calculado da seguinte forma: Rs = (Vi - Vled) / Ik com Ik valendo 15mA. R4 garante uma corrente mínima quando a tensão no Led for menor que a tensão de barreira dele.
Detector de Subtensão:
O detector de subtensão é muito utilizado para monitorar baterias. O TL431 compara sua tensão de referência com a tensão da bateria. Se a tensão da bateria for um pouco maior, a tensão Vka será menor que a tensão de barreira dos dois leds e eles não acenderão. Se a tensão for menor, os Leds acenderão. Rs é calculado conforme a corrente escolhida para acender os Leds e a rede resistiva deve ser calculada conforme a fórmula própria. Aqui já tem alguns valores calculados para R3 e as tensões monitoradas.
Usando como Zener:
Não poderia faltar a utilização deste componente como um Zener de 9V. Rs limita a corrente no zener em 10mA. A rede divisora R2 e R3 configuram a saída para 9V. É importante notar que esta corrente deve ser escolhida conforme a carga na saída do circuito. Se a carga drenar 6mA, passará pelo TL431 somente 4mA. Se a carga drenar 10mA, o circuito deixa de funcionar como zener.
É isso.
