3 termināla fiksētā sprieguma regulatori - darba un lietojuma ķēdes

Mūsdienās pieejamie populārie 3 termināļu fiksētie regulatori ir IC 7805, IC 7809, IC 7812, IC 7815 un IC 7824 formā, kas atbilst fiksēta sprieguma izejām 5 V, 9 V, 12 V, 15 V un 24 V .

Tos sauc par fiksētiem sprieguma regulatori tā kā šie mikroshēmas spēj radīt lielisku stabilizētu fiksētu līdzstrāvas izejas spriegumu, reaģējot uz daudz augstāku neregulētu līdzstrāvas ieejas spriegumu.

Šos augstas klases monolītās sprieguma regulatorus mūsdienās var iegādāties ļoti lēti, un parasti tas ir lētāk un mazāk sarežģīti strādāt, salīdzinot ar celtniecību diskrēta regulatora ķēde ekvivalenti.

Šie trīs termināļu regulatori ir neticami viegli vadi, kā to var redzēt zemāk esošajā ķēdes diagrammā, kas parāda standarta metodi, ar kuru šie IC tiek ieviesti.

Trīs IC termināli acīmredzamu iemeslu dēļ ir apzīmēti ar nosaukumiem ievade, kopīgais un izvads .

Barošanas pozitīvais un negatīvais ir vienkārši savienots attiecīgi ar IC ieejas un kopējiem spailēm, savukārt regulētais stabilizētais spriegums tiek iegūts pāri izejai un kopējiem spailēm.

Vienīgā atsevišķā ārējā daļa, kas pēc izvēles nepieciešama, ir kondensators uz IC ieejas un izejas vadiem. Šie kondensatori ir nepieciešami, lai uzlabotu ierīces izejas regulēšanas līmeni un uzlabotu pārejošo reakciju. Šo kondensatoru mikrofaradu vērtības parasti nav kritiskas, un tāpēc parasti ir kaut kas starp 100 nf, 220 nf vai 330 nf.

78XX sērijas regulatoru veidi

The populārākie un plaši izmantotie fiksētā sprieguma veidi , monolītie sprieguma regulatori ir 78XX sērijas pozitīvie regulatori un 79XX sērijas negatīvie regulatori.

Tie ir atrodami ar 3 izejas strāvas specifikācijām. Tie sniedz jums 9 pozitīvus un deviņus 9 negatīvus variantu veidus, kā parādīts zemāk redzamajā diagrammā.

Šīs 78XX IC sērijas nāk ar papildu sprieguma vērtējumiem gan pozitīvā, gan negatīvā formā. Šo 78XX regulatoru standarta diapazoni ir 8 V, 9 V, 10 V, 18 V, 20 V un 24 V, kas atbilst IC 7808, 7809, 7810, 7818, 7820, 7824 IC.

Daudzās no šīm ierīcēm ir sufiksu rakstzīmes vai cipari ar drukātu numuru atkarībā no ražotāja vai zīmola veida.

Tomēr visi tie būtībā ir vienādi ar identisku vērtējumu. Vairāki daļu izplatītāji faktiski neveicinās šo IC pēc tipa numura, bet tikai norāda uz to polaritāti, sprieguma un strāvas parametriem un reizēm atsaucoties uz to pakotnes stilu.

Galvenās iezīmes

Šīm IC ir iebūvēta strāvas ierobežošana un īssavienojuma aizsardzība izejas slodzei. Vidējas un lielas jaudas 78XX regulatoru sērijā šī funkcija parasti ir atlokāma tipa. Foldback strāvas ierobežošana ir stāvoklis, kad izejas pārslodze vienkārši nereaģē ar izejas strāvu automātiskas strāvas ierobežošanas dēļ.

Kas ir atlocītā strāvas robeža

Saliekamās strāvas ierobežojošās ķēdes atlocīšanas reakciju var redzēt nākamajā attēlā, kas skaidri parāda, kā izejas strāva pārslodzes apstākļos samazinās līdz parasti mazāk nekā 50% no ideālās izejas strāvas. Galvenais iemesls, kāpēc tiek izmantotas atvilkšanas strāvas ierobežošana, ir tas, ka īssavienojuma gadījumos tas ievērojami samazina izkliedi regulatorā.

Atgriezeniskās strāvas ierobežojošo reakciju var saprast no šāda skaidrojuma:

Pieņemsim, ka mums ir 7805 IC ar 10 V ieeju, un tam izejas spailēs notiek īssavienojums. Šajā situācijā parastā strāvas veida gadījumā, ierobežojot IC izeju, turpinās ģenerēt 1 ampēra strāvu, dodot 10 vatu izkliedi. Bet ar speciālu atloces strāvu, kas ierobežo īssavienojuma strāvu, var ierobežot līdz aptuveni 400 mA, kā rezultātā ierīcē izkliedē tikai 4 vatus.

Termiskās izslēgšanas funkcija

Lielākajai daļai monolītā sprieguma regulatoru ir arī iebūvēta termiskās izslēgšanās aizsardzības shēma. Šī funkcija palīdz samazināt izejas strāvu gadījumā, ja ierīce pārkarst.

Šie sprieguma regulatoru IC veidi ir ārkārtīgi izturīgi un nekad nav viegli bojāti, pat ja tos nepareizi lieto. Tas nozīmē, ka viens no veidiem, kā tos var iznīcināt, ir augsts ieejas barošanas spriegums, nekā norādīts diapazonā.

Jūs atradīsit dažādu piegādātāju norādīto maksimāli pieļaujamo ieejas spriegumu variācijas šīm vienāda standarta IC, lai gan 25 volti acīmredzot ir minimālais piedāvātais diapazons jebkurai 5 voltu ierīcei (7805). Lielāki sprieguma regulatori var darboties vismaz ar 30 voltiem, savukārt 20 un 24 voltu šķirnēm ieejas diapazons ir līdz 40 voltiem.

Lai ķēde darbotos pareizi, ieejas spriegumam jābūt augstākam par 2,5 voltiem nekā vajadzīgajam izejas spriegumam, izņemot 7805 regulatoru, kur ieejas spriegumam vajadzētu būt nedaudz vairāk kā 2 V virs nepieciešamās 5 V izejas, tas nozīmē, jābūt vismaz 7 V.

Gaidīšanas strāva bez slodzes

Šo IC mierīgā strāva vai tukšgaitas strāvas patēriņš bez jebkādas slodzes pie izejas var būt no 1 līdz 5 mA, lai gan dažos ļoti lielas jaudas variantos tas var būt līdz 10 mA.

Līnijas un slodzes regulēšana

Līnijas regulējums visiem 78XX regulatora IC ir mazāks par 1%. Tas nozīmē, ka izejas spriegums var parādīt mazāku par 1%, neatkarīgi no ieejas sprieguma izmaiņām no maksimālā un minimālā ieejas sprieguma diapazona.

Arī lielākai daļai šo ierīču slodzes regulējums parasti ir zemāks par 1%. Šīs funkcijas nodrošina, ka izeja turpinās nodrošināt nominālo pastāvīgo izejas spriegumu neatkarīgi no izejas slodzes apstākļiem.

Viļņu noraidīšanas funkcija lielākajai daļai šo regulatoru IC ir tuvu 60 dB kopā ar izejas trokšņa līmeni, kas var būt zemāks par 100 mikrovoltiem.

Jaudas izkliede

Lietojot šos 78XX regulatora IC, jums jāatceras, ka šie IC ir paredzēti, lai tie varētu apstrādāt tikai ierobežotu enerģijas izkliedi. Tādējādi zemākās izejas slodzes gadījumā ieejas spriegumam nekad nevajadzētu ļaut pārsniegt dažus voltus augstāku par maksimāli pieļaujamo ieejas robežu.

Maksimālā jaudas izkliede normālā istabas temperatūrā (25 grādi pēc Celsija) ierīču diapazoniem ar zemu, vidēju un lielu jaudu ir attiecīgi 0,7 vati, 1 vats un 2 vati.

Iepriekš minētos ierobežojumus varētu ievērojami uzlabot līdz attiecīgi 1,7 vatiem, 5 vatiem un 15 vatiem, ja ierīces ir uzstādītas uz ievērojami liela radiatora. Visās šajās regulatora ierīcēs izkliedētā jauda ir proporcionāla starpībai starp ieejas un izejas spriegumu, kas reizināta ar izejas strāvu.

Kā lietot Heatsink uz 78XX IC

Šajā situācijā, kad ierīce ir pilnībā noslogota pie aptuveni 800 mA, izkliede no ierīces varētu būt pat 4 vati (0,8A x 5V = 4W).

Šķiet, ka tas divas reizes pārsniedz 7815 ierīces maksimāli pieļaujamo 2 vatu PD. Tas nozīmē, ka papildu 2 vati jākompensē caur radiatoru.

Tirgū parasti ir pieejama plaša radiatoru izvēle, un tos identificē ar noteiktu grādu / vatu vērtējumu.

Šis vērtējums būtībā norāda uz temperatūras paaugstināšanos, kas rodas katram enerģijas vatam, kas tiek izvadīts caur radiatoru. Tas arī norāda, ka lielākam radiatoram grādi uz vatu proporcionāli samazināsies.

Zemāko radiatora izmēru, kas nepieciešams 78xx regulatora ierīcei, varēja noteikt šādi.

Mums galvenokārt jānoskaidro nominālā atmosfēras temperatūra, kur ierīce tiek lietota. Izņemot gadījumus, kad ierīci, iespējams, lieto neparasti siltā vidē, skaitli ap 30 grādiem pēc Celsija var uzskatīt par pamatotu pieņēmumu.

Drošas temperatūras vērtējums

Pēc tam var būt svarīgi uzzināt maksimālo drošās temperatūras vērtējumu konkrētajam 78XX regulatora IC. Monolītajiem 78XX regulatoriem šis diapazons var būt 125 grādi pēc Celsija. To sakot, tā faktiski ir krustojuma temperatūra, nevis korpusa temperatūra, kuru IC var izturēt.

Absolūti maksimāli pieļaujamā temperatūra ir aptuveni 100 grādi pēc Celsija. Tāpēc kļūst svarīgi neļaut ierīces temperatūrai paaugstināties virs 70 grādiem pēc Celsija (100 - 30 = 70).

Tā kā 2 vatu jauda var izraisīt temperatūras paaugstināšanos ne vairāk kā par 70 grādiem, labs radiators, kura izkliede ir 35 grādi / vati vai mazāka (70 grādi dalīti ar 2 vatiem = 35 grādi par vatu), būs laba pietiekami.

Praktiski jāizmanto salīdzinoši lielāks radiators, jo siltuma pārnešana vairumā gadījumu nekad nav ļoti efektīva.

Turklāt, lai iegūtu ilgstošu stabilitāti, ir jānodrošina, lai ierīci ideāli darbinātu nedaudz zem nominālās maksimāli pieļaujamās temperatūras diapazona.

Ja vien iespējams, nodrošiniet saprātīgu rezervi +/- 20 grādiem vai varbūt vairāk.

Ja regulatora IC ir noslēgts tvertnes iekšpusē un pārklāts prom no brīvās atmosfēras, tvertnē iesprostotais gaiss var izraisīt regulatora izkliedes rezultātā. Tas savukārt var izraisīt citu jutīgo PCB daļu darbību siltākos apstākļos. Šādā situācijā regulatora IC varētu būt nepieciešams lielāks radiators.

Lietošanas shēmas

Tipisku barošanas avota pielietojuma shēmu, izmantojot fiksēta sprieguma 78XX monolītu sprieguma regulatoru, var redzēt zemāk.

Šajā dizainā 7815 IC tiek izmantots kā regulatora IC, kas mums nodrošina aptuveni +15 volti pie aptuveni 800 mA strāvas.

Izmantotajam transformatoram sekundārais vērtējums ir 18 -0 - 18 V ar strāvas stiprumu 1 amp.

Tas ir savienots ar pilnas viļņu taisngriezi ar spiedienu, kas pēc filtrēšanas caur C1 nodrošina nenoslogotu spriegumu aptuveni 27 V DC.

Kondensatori C2 un C3 darbojas kā ieejas un izejas atvienošanas kondensatori, kas jāpiestiprina salīdzinoši tuvāk IC ķermenim. Kad izejas slodze ir pilna, jūs redzēsiet, ka IC1 ievadītais ieejas spriegums sasniedz 19 līdz 20 voltu līmeni, ļaujot aptuveni 5 voltu starpību regulatora ieejā / izejā.

Kā izveidot divkāršu barošanas ķēdi

Tā kā fiksētā sprieguma 78XX monolītos regulatorus var iegādāties gan negatīvos, gan pozitīvos variantos, tie, šķiet, ir lieliski piemēroti dubultas līdzsvarotas barošanas avoti .

Ja, piemēram, sistēmas darbībai ir nepieciešama regulēta piegāde op amp balstīta shēma ar pozitīviem un negatīviem 12 voltu avotiem pie 100 mA, var izmantot nākamajā attēlā redzamo dizainu.

Šajā piemērā T1 ir 15-0-15 voltu transformators, kura sekundārā strāva ir 200 mA vai lielāka. Jūs varat atrast pāris pilnas viļņu taisngriežus D2 un D3, kas dod jums pozitīvu izvadi.

D1 kopā ar D4 rada negatīvu izvadi. Pozitīvo padevi filtrē C1, bet negatīvo līniju attīra un filtrē C2.

IC1 dod jums regulētu pozitīvu piegādes jaudu, savukārt IC2 darbojas kā negatīvs padeves regulators. C3 līdz C6 ir izvietoti kā atvienošanas kondensatori, lai uzlabotu izejas efektivitāti, labāk reaģējot uz tapām, troksni un pārejas periodiem.

Augstāks izejas spriegums, izmantojot virkni regulatora ķēdes

Iepriekš parādīto konfigurāciju var izmantot arī, lai iegūtu abu regulatoru kombinētās sprieguma vērtības. Nozīme, ja 79L12 tiek aizstāts ar 78L12 regulatoru, izeja būs 24V.

Šādā konfigurācijā 0V līniju var ignorēt, un + 24V izejai var piekļūt tieši pāri izejas pozitīvajai un negatīvajai līnijai.

Augstāks izejas spriegums, izmantojot sērijas diodes shēmu

Faktiski ir ļoti viegli iegūt nelielu sprieguma palielinājumu pie izejas, izmantojot kādu taisngrieža diode starp IC zemējuma tapu un iezemēto līniju.

Šī pieeja ļauj lietotājam piekļūt nedaudz augstākam sprieguma līmenim, ko, iespējams, nevar tieši iegūt no jebkuras gatavas regulatora ierīces.

Precīzu šīs konfigurācijas elektroinstalācijas tehniku ​​var izbalināt šajā attēlā.

Šajā piemērā mēs esam aprēķinājuši, ka nepieciešamais izejas spriegums ir aptuveni 6 V, un to esam ieviesuši, izmantojot 5 voltu regulatora IC, palielinot izeju par 1 voltu.

Kā redzams, šis 1 V pacēlums tiek efektīvi sasniegts, vienkārši iestrādājot pāris sērijas taisngriežu diodes ar regulatora kopējo vadu.

Taisngrieži ir pievienoti vadiem, lai pārliecinātos, ka tie ir novirzīti uz priekšu caur kluso strāvu, ko izmanto regulators, un kas pārvietojas caur ierīces kopējo GND spaili.

Pievienotās diodes rezultātā uzvedas nedaudz kā zema sprieguma zenera diodes, kur katra diode nokrītas aptuveni no 0,5 līdz 0,6 voltiem, ļaujot kombinētam zenera spriegumam apmēram 1 līdz 1,2 volti.

Projektēšanas mērķis ir pacelt regulatora kopējo spaili par 1 voltu virs zemes padeves potenciāla. Šeit regulators 7805 IC faktiski stabilizē nominālo jaudu 5 V virs zemes līnijas, tādējādi, paaugstinot zemes spaili par aptuveni 1 V, izeja tiek pacelta arī tikpat lielā mērā, kā rezultātā izeja arī tiek regulēta aptuveni 6 V līmenis. Šī procedūra darbojas ārkārtīgi labi ar visiem trim spailes 78XX sprieguma regulatora IC.

Diodu pretestības pretestība

Tomēr dažos gadījumos jums var būt jāpievieno ārējais rezistors pāri GND un IC izejas tapai, lai diodēm palīdzētu papildu strāvas bitu, lai tie varētu optimāli darboties paredzētajiem rezultātiem.

Tā kā katrs taisngrieža diode veicinās aptuveni 0,65 V kritumu uz priekšu, aprēķinot vairāk šādu diodu sērijveidā, mēs varam sasniegt proporcionāli augstāku paaugstināta sprieguma līmeni IC izejā.

Tomēr, lai tas notiktu, ievades līmenim jābūt vismaz par 3 V augstākam par galīgo aplēsto izejas līmeni. Silīcija diodes, piemēram, 1N4148, lietojumprogrammai darbosies diezgan labi.

Ja diodes izskatās apgrūtinošas, tā paša efekta iegūšanai var izmantot arī vienu ekvivalentu zenera diode, kā parādīts nākamajā piemērā.

To sakot, lūdzu, pārliecinieties, vai ir ieviesta procedūra, lai iegūtu ne vairāk kā 3 V augstāku nekā ierīces faktiskais vērtējums. Pārsniedzot šo līmeni, var ietekmēt izejas stabilizāciju.

Pašreizējās jaudas palielināšana

Varētu ieviest vēl vienu lielisku 78XX regulatora modifikāciju, lai sasniegtu paaugstinātu izejas strāvu, kas ir augstāka par ierīces maksimālo vērtējumu.

Viena metode, kā to izdarīt, ir parādīta zemāk.

Norādītais R1 un R2 konfigurācijas koeficients nodrošina, ka katrai miliampa strāvai, kas iet caur R1, D1 un regulatoru, caur Tr1 un R2 tiek novirzīts mazliet strāvas, kas pārsniedz 4 mA.

Tā rezultātā, izmantojot pilnu 1 ampēru caur IC1, mums ir vairāk nekā 4 ampēri, kas iet caur Tr1. Šī situācija ļauj ķēdei piegādāt optimālu izejas strāvu, kas ir nedaudz lielāka par 5 ampēriem.

Pat pārslodzes apstākļos strāvu caur Tr1 un IC1 attiecība joprojām ir nedaudz lielāka par 4: 1, tāpēc pašreizējā IC ierobežojošā iezīme turpina darboties bez problēmām.

Šīs formas shēmas mūsdienās faktiski ir izrādījušās nevajadzīgas, jo ir pieejamas lielākas jaudas regulatoru ierīces piemēram, 78H05, 781-112 utt., kuru maksimālais strāvas stiprums ir 5 ampēri, un ļauj lietotājam tos konfigurēt tieši tikpat viegli kā zemākās strāvas kolēģiem.