Voici la présentation du TL431. C'est un régulateur de tension que l'on trouve partout dans les montages électroniques. Il faut dire qu'il est peu coûteux et assez fiable.

Je vais dans cet article détailler son principe de fonctionnement, puis nous verrons quelques schémas (pas tous, il y en a beaucoup) d'utilisation. Il permet notamment de réaliser un équivalent à une diode zener dont la tension de claquage serait configurable avec un pont diviseur de tension.

Principes de fonctionnement

Le datasheet de ce composant se trouve ici.

Le TL431 est un amplificateur opérationnel (AOP) avec un transistor en sortie et dont l'entrée inverseuse est connectée à une référence de tension VRef=2.5V . Donc, l'AOP va faire en sorte que Ve-Vref=0 et il va fournir une tension de sortie pour le réaliser. A noter, les deux diodes sur le schéma de principe qui compense le Vbe=0.6V du transistor de sortie.

Montages de base

Montage référence de tension à 2.5V: Donc ici : Vs=Ve or Ve-Vref=0 donc Vs-Vref=0

Vs=Vref=2.5V

Montage en Zener paramétrable:
Donc ici : Vref=R2/(R1+R2)Vs donc Vs=Vref(R1+R2)/R2 soit

Vs=Vref(1+R1/R2)

avec VRef=2.5V
La tension équivalente Zener est paramétrable en théorie de 2.5V à 36V.

Voici un exemple avec R1=20K et R2=10K, soit Vs=2.5(1+20/10)=2.5x3=7.5V

Montage avec transistor en ballast:
On retrouve ici le montage en régulateur de tension très populaire avec une diode Zener. J'ai mis un transistor 2N2222 mais on préférera une transistor de puissance (comme un 2N3055 par exemple)


Donc :
On note Vz=Vref(1+R1/R2) Ici VS=Vz-Vbe donc Vs est constant, on reconnait un schéma en transistor en collecteur commun (suiveur).

Ir=Iz+Ib et Is=βIb

Is=β(Ir-Iz) or Ir=(Ve-Vz)/R donc si on considère que Ve est constant alors Ir est constant

D'ou Vs=RloadxIs=Rloadβ(Ir-Iz) La Zener ou le TL431 produira une compensation par le courant pour que la tension soit constante selon les variations de la résistance de charge afin de maintenir Vs constant. En effet, si Rload augmente alors Iz augmente donc Ib diminue et Is diminue également ce qui a effet de maintenir la tension constante.

Les montages à base de TL431

Le datasheet donne quelques montages intéressant: