miércoles, 23 de agosto de 2017

Como usar el TL431 (muy facil)

En este artículo, no vamos a entrar en el funcionamiento interno de este IC, ni tampoco en sus características técnicas, puesto que para esos fines ya existe su hoja de datos correspondiente.

Más bien, lo que pretendo aquí es dejar constancia de como podemos utilizar este IC desde un punto de vista práctico, útil y sobre todo de una manera sencilla, con el objetivo de que cualquiera pueda utilizarlo.

Si has llegado hasta aquí, probablemente ya sabes que por internet hay mucha información sobre este IC, pero también bastante confusa o excesivamente técnica, sin mostrar tan siquiera un ejemplo de funcionamiento, o como calcular sus pasivos. Pues se acabó, a partir de hoy y después de leer este post, ya te quedará claro como utilizar el TL431 para obtener una tensión de referencia estable y precisa.

Vamos al grano y que mejor que empezar aclarando que el TL431 NO ES EXACTAMENTE UN ZENER como se empeñan en decir en muchos sitios, es verdad que se le conoce como el Zener Programable, y en muchos sitios verás que el símbolo utilizado para su representación es "similar" al de un diodo Zener, pero esto no significa que sea un diodo Zener.

Realmente se trata de un circuito integrado compuesto por varios transistores, resistencias, condensadores y diodos en su interior, el cual dispone a su vez de una referencia interna (Ej. 2,5 voltios)



Por lo tanto, fuera el mito o confusión de que el TL431 es un "Zener Programable", en realidad es un IC conocido como Referencia Programable de Precisión.

Y ahora vamos a lo que nos interesa de verdad, a utilizar el TL431 en un caso práctico con el fin de obtener una tensión de referencia precisa, la cual podremos utilizar posteriormente junto con otros circuitos, por ejemplo, para usarlo como referencia de tensión en un ADC, o en un Arduino, o para una fuente de alimentación etc.

Pero, ¿Cuál es la configuración necesaria que debemos utilizar en un TL431 para generar una tensión de referencia? Pues aquí la tenéis:



Como dije, no vamos a entrar en cuestiones muy técnicas, pero si que es preciso saber que la corriente de trabajo del TL431 debe ser mayor que 1mA y no debe exceder los 100mA y nos permitirá obtener una tensión de salida ajustable que puede ir desde Vref (Ej. 2.5V) hasta 36 voltios, estos datos podrían variar de unas versiones a otras o incluso de un fabricante a otro.

Vale, pues con estos datos en mente, vamos a ver como se obtienen los valores de las resistencias para la tensión de salida que nos interese, para este ejemplo supongamos que queremos obtener una tensión de salida de 5V, pues bien, con esta sencilla ecuación podremos calcular los valores de R necesarios:

Vout = (1 + R1/R2)· Vref

En realidad, la ecuación completa sería esta:

Vout = (1 + R1/R2)· Vref + (Iref * R1)

pero según el caso podemos obviar la segunda parte de la ecuación (+ Iref * R1), dado que se trata de un valor muy pequeño (2mA), aunque como digo, esto dependerá de la aplicación donde lo vayamos a utilizar.

De esta ecuación podemos observar que para una tensión de salida de 5V, tan solo debemos utilizar un par de resistencias de 1K en el divisor de tensión y listo!, así de simple, veamos:

Vout = (1 + R1/R2) · Vref
5V = (1 + R1/R2) · 2.5
1 = R1/R2
  

Como podemos ver, para que se cumpla la igualdad, es necesario que R1/R2 sea igual a 1, por lo tanto ambas resistencias deben ser iguales.

Otro ejemplo, para una tensión de referencia de 2,75V deberíamos utilizar un valor de R1 de 1K y R2 de 10K:

Vout = (1 + R1/R2) · Vref
2.75V = (1 + R1/R2) · 2.5
0.1 = R1/R2

En esta ocasión, como podemos observar, la relación que hay entre ambas resistencias del divisor de tensión es de 0.1

Una última anotación con respecto al circuito básico de generación de tensión de referencia, es que, como podemos apreciar existen en realidad tres resistencias, y hasta ahora, tan solo hemos calculado el valor de las que forman el divisor de tensión del pin VRef del TL431.

Entonces, ¿Qué pasa con la R que falta? ¿Qué valor debe tener? Pues bien sencillo, esta R es la encargada de proporcionar al menos una corriente mínima de 1mA en el cátodo del TL431 y por supuesto, impedir que se superen los 100mA de corriente máxima, como había comentado anteriormente. En los dos ejemplos que he expuesto y para una tensión de entrada (INPUT) de 12Voltios, un valor de R normalizado de 680 ohmios sería suficiente para estar dentro de estos límites (17mA aprox.). Como es lógico, esta corriente va en función del uso que queramos hacer de la tensión de referencia obtenida con el TL431.

Obviamente, esto no es más que la punta del iceberg, pero es la esencia de como utilizar el TL431 para obtener una tensión de referencia de precisión.

Próximamente un video con un caso de estudio práctico con el TL431, permaneced atentos.