Entre los componentes electrónicos que encontramos dentro de las actuales fuentes de alimentación conmutadas, existe uno muy enigmático y de difícil evaluación, del que las hojas de datos ofrecen escasa información, más allá de indicar que se trata de un circuito integrado. Además, se menciona que el TL431 (conocido por otros prefijos según el fabricante) es un Adjustable Precision Zener Shunt Regulator, sin ofrecer mayores indicios sobre su evaluación o uso práctico. No tires más el dinero a la basura y aprende a aprovechar este interesante Zener Ajustable de Precisión. ¡Descubre cómo convertir la incertidumbre en una ventaja sorprendente!
El TL-AZ-LM…431 es un regulador Shunt ajustable con todas las características que puede tener el mejor diodo zener tradicional y que la mayoría conoce. Pero antes de hablar de este circuito integrado tan popular, vale hacer una breve reseña para aquellos que no conozcan a fondo el funcionamiento de un diodo zener, es decir, hagamos un poco de electrónica básica. Su aspecto suele ser el mismo que el de un diodo tradicional, pero su funcionalidad no se basa en dejar circular la corriente en un sentido e impedir este procedimiento en el sentido inverso. Si recordamos el diodo tradicional, este consta de dos materiales semiconductores unidos, donde cada material posee características particulares (infusiones).
Uno está “dopado” (tiene abundancia) con electrones libres y forma la región N del diodo, que en la práctica conocemos como Cátodo. En forma universal, en los circuitos, se suele encontrar representada con la abreviatura K. Éste es, en la práctica, uno de los terminales del diodo que, como característica distintiva, posee una raya para decir: “yo soy el cátodo”. La otra región está realizada como una aleación con un material que presenta falta de electrones o, lo que es lo mismo, abundancia de huecos o lagunas. Éste es el terminal conocido como Ánodo. Cuando estos materiales se unen por primera vez, se produce un pasaje de electrones hacia el material carente de ellos hasta formar una zona de equilibrio, donde la circulación de corriente se hace despreciable.
Cuando inyectamos electrones a la región N, estos se atraen hacia los huecos (o lagunas) que abundan en la región P, haciendo que la juntura se estreche al punto de que los electrones “saltan” la barrera de potencial y pongan al diodo en conducción, “polarizado en directa”. Aunque el paso nunca se cierra por completo, siempre queda un potencial a vencer, que varía según el material y la tecnología de construcción. A la inversa, la región P absorbe electrones, mientras los de la región N se dirigen hacia el polo positivo, ensanchando la barrera de potencial. En este estado, el diodo se encuentra polarizado en inversa y la corriente no circula en grandes cantidades, tal como ocurre en la polarización directa. Finalmente, la clásica gráfica de la curva característica de un diodo muestra la función de conducción a partir del umbral de la tensión de juntura.
Es decir, en polarización directa, el diodo conduce y la gráfica lo demuestra, ya que con una mínima tensión circula abundante corriente. En el tercer cuadrante, se aprecia una ínfima corriente de fuga inversa que, al aumentar la tensión en los terminales, alcanza la tensión de ruptura del diodo, es decir, la tensión mínima para vencer la juntura NP en polarización inversa.
En ese punto de ruptura, la curva desciende abrupta y rectamente, provocando una circulación de corriente tan elevada que puede llevar al diodo a un estado de cortocircuito o incluso a su destrucción. Para los diodos zener (diseñados especialmente para este comportamiento), la pendiente hacia la ruptura es amplia, a diferencia de un diodo tradicional de rápida caída. Esto permite que, a través de una corriente inversa, se regule una tensión de trabajo, aunque con precaución, ya que el zener puede disipar poca potencia. El 7805 no existiría bajo estas condiciones, y el zener tampoco acumula energía como lo hace un capacitor electrolítico. Para ilustrar mejor este concepto, se recurre a un gráfico.
Los tradicionales diodos zener se presentan en rangos de tensión que varían desde 2,4 Volts hasta 200 Volts, con potencias de hasta 50 Watts. Sin embargo, en circuitos de control o baja potencia se utilizan principalmente aquellos de hasta 30 Volts, lo que requiere disponer de varias decenas de valores. Este artículo explica cómo abordar esta diversidad, resaltando que el TL431 es, en síntesis, un diodo zener ajustable que opera entre 2,5 Volts y 36 Volts. Según el fabricante, aunque su prefijo varíe, su nomenclatura siempre termina en 431.
Al final del artículo se incluyen hojas de datos de diversos fabricantes, en las que se evidencia que no solo cambia el prefijo sino también las letras finales, las cuales indican la tensión máxima de trabajo, la temperatura de operación y otros parámetros que afectan el desempeño del dispositivo. Aunque lo llamaremos TL431 a lo largo del artículo, es posible que reciba otros nombres. Su implementación depende de tres resistencias, es sencilla y de bajo costo, lo que contrasta con su limitada presencia en la electrónica cotidiana.
Hasta ahora, la mejor referencia para usar con un PIC, en AN3/Vref+, era el LM336-2.5V o el LM336-5V. Así, como se ha comprobado en otros artículos usando el de 2,5 Volts, las mediciones con el ADC del PIC son estables pese a las fluctuaciones en la alimentación. Cuando se utiliza la referencia interna del PIC y se desconectan sus comparadores de tensión, un LED encendido puede alterar la conversión ADC. Con 1023 muestras y una tensión fluctuante, los valores pueden resultar imposibles para una medición de precisión.
Debemos tener en cuenta que se trata de circuitos usados como referencias de tensión, es decir, donde no se alimenta ningún dispositivo, ni siquiera un LED. La corriente entregada es mínima, en el orden de microamperios o apenas algunos miliamperios. Así opera un zener convencional, y de forma similar lo hace el TL431, permitiéndote obtener un zener a medida.
Ahora que comprendemos cómo utilizar el TL431 como un zener variable, el siguiente paso es transformar esta idea en una fuente de alimentación regulada en serie. El esquema mostrado es elemental para comenzar con ensayos y experimentos: puedes iniciar con una fuente de 1 Amper usando un BC337 o un BC639, experimentando en circuitos de bajo o mediano consumo. La tensión de salida, según la hoja de datos, será de 5 Volts, siempre teniendo en cuenta que Rb debe proporcionar una corriente de cátodo superior a 1 mA al TL431. Si la especificación permite entre 1 y 100 mA, se elige 50 mA como valor seguro, considerando una alimentación de 10 Volts (rectificada de 7,5 VAC). De esta forma, Rb = 10V / 0,05A = 200 Ohms, y una resistencia de 220 Ohms funcionará adecuadamente. El resto se calcula usando resistencias de 27K.
La última parte del artículo se centra en perder el miedo a este componente tan enigmático. Se presentan secretos sencillos pero útiles para el futuro, por ejemplo, que este IC siempre se encuentra en el secundario de las fuentes conmutadas de reproductores DVD económicos (chinos) o de otros tipos de fuentes de TV económicas. Aunque la disposición de pines pueda parecer intimidante al inicio, familiarizarse con el dispositivo facilita su inclusión en próximos diseños. Para comprobar su correcto funcionamiento, basta con conectar Vref al Cátodo y colocar una resistencia que permita un flujo de al menos 10 mA. Si se mide 2,5 Volts en el cátodo, el dispositivo funciona correctamente; además, se puede hacer un ensayo estático con un multímetro para descartar cortocircuitos, o incluso montar una pequeña fuente regulada en protoboard.
Por lo tanto; estos dispositivos son económicos, sustituyen a la mayoría de los zener y sistemas de referencia de tensión, y si sabes dónde encontrarlos, no es necesario comprarlos. ¡Deja de usar un 7805 como referencia! Solo atrévete a usarlos, ya que soportan hasta 100 mA en polarización inversa y pueden transformarse de 2,5 Volts a 36 Volts con tan solo un par de resistencias. ¿No conocías este dispositivo? En TV y DVD se utiliza desde hace años con gran éxito.
Saludos, buenisimo este articulo, empezare a experimentar con este componente para dejar en el baul de lo viejo los 78XX. Tengo una consulta, requiero una fuente muy confiable de 3.3V para unos IC muy delicados, puedes recomendarme este como un dispositivo realmente confiable y estable? los IC que necesito alimentar son de muy bajo consumo, pero estaran sometidos a condiciones fuertes, ya que formaran parte de un equipo que trabajara al aire libre todo el tiempo. Claro, estaran protegidos por un gabinete, por lo que solo me preocupan cambios por temperatura y humedad. Que me recomiendas al respecto.
Gracias Mario, justo hace 2 días compre el tl431 para una referencia de 2.5v, me gusto mucho el articulo y ya lo estoy aplicando
Si sólo se busca una fuente regulada de tensión, y no hace falta mucha precisión, ¿por qué no usa el clásico LM317!? Tensión de entrada 2-36V, Imax=1,5A...
yo ya lo he utilizado antes y me parece que es una buena opción cuando se desea regular voltaje
Para mí el artículo habla mucho y dice poco. Creo que es una interesante opción para tensiones de referencia, pero para alimentar un circuito, después tener que poner una etapa de potencia, existiendo el LM317, no le encuentro sentido. Por lo menos hubiera mencionado este otro integrado como opción. Somos técnicos, no son sabores de helado, hay características y podría haberse comparado mejor con las variantes para que cada uno elija lo que más le conviene.
DONDE Y COMO CONSIGO COMPONENTES ELECTRONICOS DE MUESTRA??
hola me encanto el articulo tengo un drama tengo un BR 431A is igual forma pero tiene mas fuga en ambos sentidos probe colocar un tl arranco pero cuando calienta el equipo se deforma la imagen como puedo modificar el tl para usarlo como br gracias.
hola saludo para todos,rapidamente me puse a leer el documento del zener TL431, pero no pude empaparme muy bien ,ya se me hacia tarde para irme a mi trabajo,pero mi inquietud es, yo estoy disenando un circuito para activar y desactivar un rilet de 12 voltios DC,OK YA LO TENGO HECHO que me enciende manual con 12 voltios,LO UNICO que me falta es encenderlo a control remote con un control cualquiera atraves de un sensor de Television,tomando en cuenta que el sensor de Television cuando le aplicamos los 5 voltios DC.y lo asionamos con un control emite una senal negativa de mas o menos 1 voltio ,ALGUIEN save que transistor debo usar para suichar con ese voltage de 1 voltio negativo que me emite el sensor para yo encender a control remote el circuito que ya tengo hecho Y que enciende manual.RECUERDEN QUE EL CIRCUITO YA HECHO ENCIENDE CON 12 VOLTIOS QUE YA LO TENGO, gracias cualquier inquietud me la escriben a mi coreo ,por favor GRACIAS,
Soy nuevo, asi que pido disculpas, solo quiero saber en mi corto enterder si variando los valores de las r´s podemos optener los 3,3v que necesito.
Quiero hacer una adaptación de un alimentador para un tdt(5V a 2A)para alimentar una capturadora De Pinnacle que necesita 3.3V a 1,5V, incorpora un TL431A 633SB, lo he enchufado a la capturadora y esta funciona, dudo si los 1,7V que sobran puedan dañar el aparato seguramente no por la flexibilidad de los componentes pero si puedo ajustar la F.A. mejor.
Gracias
muy interesante el integrado, pero muy mala la explicacion. No queda muy en claro como se utiliza. Tendrias que poner ejemplos como "Queremos una tension de 6 V, para ello vemos primero la Vref en el datashhet, luego calculamos la R1 y la R2, continuamos con...." Pero no, solo lanzas datos e info suelta con las imagenes y hablas sobre temas de otros articulos, y otros integrados. Perdon mario, pero a pesar de que nadie (en español al menos) se pone a explicarlo a este integrado, vos justo que te das cuenta y lo entendes, no haces un buen tuto. :/ De ultima, se agradece el articulo, con un poco de ganas se lo termina entendiendo, pero lo ideal seria que a la primera se lo logre entender. Esa es la diferencia entre una buena explicacion, y las deficientes o malas. Saludos
una pregunta urgente porfa .... este integrado es mas estable que un 7805 como para utilizarlo junto con otros componentes como fuente de alimentacion para los pic?????
hola interesante el articulo pero me sumo a los comentarios de abajo, dices k uno v refe. sera pin 1,,,,,con el pin 3 osea catodo uno ambos con una resistencia de unos 470 ohms...luego conecto eso a positivo de una fuente ya graduada en 5 volt DC,,,y no dices nada del anodo,,imagino a negativo entonces entre catodo y anodo debe caer una tencion de 2,5 volt DC sera asi,,,, o no entendi bien ,,???????
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