3 Терминални регулатори на фиксирано напрежение - Работни и приложни вериги

Опитайте Нашия Инструмент За Премахване На Проблемите





Популярните 3 терминални фиксирани регулатора, налични днес, са под формата на IC 7805, IC 7809, IC 7812, IC 7815 и IC 7824, които съответстват на изходи с фиксирано напрежение от 5 V, 9 V, 12 V, 15V и 24 V .

Те се наричат ​​фиксирани регулатори на напрежението тъй като тези интегрални схеми са в състояние да произвеждат отлично стабилизирани постоянни постоянни изходни напрежения в отговор на много по-високо нерегулирано входно напрежение.



Тези висококачествени монолитни регулатори на напрежение могат да бъдат закупени много евтино в днешно време, което обикновено е по-евтино и по-малко сложно за работа в сравнение със строителството дискретна верига на регулатора еквиваленти.

Тези 3-терминални регулатори са невероятно лесни за свързване, както може да се види на схемата по-долу, която демонстрира стандартния метод, чрез който се изпълняват тези интегрални схеми.



Трите терминала на IC са по очевидни причини, обозначени с имената вход, общо и изход .

Положителното и отрицателното захранване просто се свързват съответно през входа и общите клеми на IC, докато регулираното стабилизирано напрежение се получава през изхода и общите клеми.

Единствената дискретна външна част, която се изисква по избор, е кондензатор на входните и изходните проводници на IC. Тези кондензатори са необходими за повишаване нивото на регулиране на изхода на устройството и за подобряване на преходния отговор. Стойностите на микрофарадите на тези кондензатори обикновено не са критични и следователно обикновено са между 100 nf, 220 nf или 330 nf.

Видове регулатори от серия 78XX

The най-популярните и широко използвани видове фиксирано напрежение , монолитни регулатори на напрежение са положителните регулатори от серия 78XX и отрицателните регулатори от серията 79XX.

Те се намират с 3 спецификации на изходния ток. Те ви предоставят 9 положителни типа и девет 9 отрицателни типа варианти, както е показано в таблицата по-долу.

Тези интегрални схеми от серия 78XX се предлагат с допълнителни номинални напрежения както в положителна, така и в отрицателна форма. Стандартните диапазони за тези 78XX регулатори са 8 V, 9 V, 10 V, 18 V, 20 V и 24 V, които съответстват на ICs 7808, 7809, 7810, 7818, 7820, 7824 ICs.

Много от тези устройства носят суфиксни символи или цифри с отпечатания им номер, в зависимост от производителя или типа на марката.

Всички те обаче по същество са еднакви с еднакъв рейтинг. Няколко частни търговци всъщност няма да популяризират тези интегрални схеми по номер на типа, по-скоро просто посочват полярността им, спецификациите на напрежението и тока, а понякога и по отношение на техния стил на пакета.

Основните функции

Тези интегрални схеми се отличават с вградена ограничител на тока и защита срещу късо съединение за изходното натоварване. В серия регулатори 78XX със средна и висока мощност тази функция обикновено е от тип фолдбек. Ограничаването на текущия фолдбек е състояние, при което изходното претоварване просто не се реагира от изходния ток поради автоматично ограничаване на тока.

Какво е текущ лимит на фолдбек

Реакцията на сгъване на верига за ограничаване на тока може да бъде видяна на следващата фигура, която ясно показва как изходният ток минимизира при условия на претоварване до обикновено по-малко от 50% от идеалния изходен ток. Основната причина за използване на ограничител на тока с обратна връзка е, че значително намалява разсейването в регулатора при ситуации на късо съединение.

Ограничаващият отговор на тока на фолк може да се разбере от следното обяснение:

Да предположим, че имаме 7805 IC с 10 V вход и той претърпява късо съединение през изходните си клеми. В тази ситуация при обикновен тип ток, ограничаващ изхода на интегралната схема, ще продължи да се генерира 1 ампер ток, което дава разсейване от 10 вата. Но със специален ток, който ограничава тока на късо съединение, може да бъде ограничен до около 400 mA, което води до разсейване само на 4 вата в устройството.

Функция за термично изключване

По-голямата част от монолитните регулатори на напрежение също имат вградена схема за защита от термично изключване. Тази функция помага за намаляване на изходния ток в случай, че устройството премине в ситуация на прегряване.

В резултат на това тези интегрални схеми на регулатора на напрежение са изключително здрави и никога не се повреждат лесно, дори когато се използват неправилно. Въпреки това, един от начините, чрез който те могат да бъдат унищожени, е прилагането на високо входно захранващо напрежение от посочения диапазон.

Ще намерите вариации в максимално допустимите входни напрежения, посочени от различни доставчици за тези интегрални схеми от идентичен стандартен тип, въпреки че 25 волта очевидно е минималният предлаган обхват за всяко устройство от 5 волта (7805). По-големите регулатори на напрежението могат да се справят с минимум 30 волта, докато за разновидности от 20 и 24 волта обхватът на входа е до 40 волта.

За да работи веригата правилно, входното напрежение трябва да е по-високо с 2,5 волта от необходимото изходно напрежение, с изключение на регулатора 7805, където входното напрежение трябва да е малко повече от 2 V над необходимите 5 V изход, което означава, че трябва да бъде минимум 7 V.

Ток в режим на готовност без товар

Токът на покой или консумацията на ток на празен ход на тези интегрални схеми без никакво натоварване на изхода може да бъде между 1 и 5 mA, въпреки че това може да бъде до 10 mA в някои варианти с много висока мощност.

Регулиране на линията и натоварването

Регулирането на линията за всички интегрални схеми на регулатора 78XX е по-малко от 1%. Това означава, че изходното напрежение може да покаже вариация под 1%, независимо от вариацията на входното напрежение от максималния и минималния диапазон на входното напрежение.

Регулирането на натоварването също обикновено е по-ниско от 1% за повечето от тези устройства. Тези характеристики гарантират, че изходът ще продължи да осигурява номиналното постоянно изходно напрежение, независимо от условията на натоварване на изхода.

Функцията за отхвърляне на пулсации за повечето от тези регулаторни схеми е около 60 dB, заедно с нивото на изходния шум, което може да бъде по-ниско от 100 микроволта.

Разсейване на мощността

Когато използвате тези интегрални схеми на регулатора 78XX, трябва да запомните, че тези интегрални схеми са предназначени да обработват само ограничено количество разсейване на мощността. Следователно, при най-голямо изходно натоварване входното напрежение никога не трябва да бъде надхвърляно с няколко волта по-високо от максимално допустимата граница на входа.

Максималното разсейване на мощността при нормална стайна температура (25 градуса по Целзий) за устройства с ниска, средна и висока мощност 78XX е съответно 0,7 вата, 1 ват и 2 вата.

Горното ограничение може да бъде значително подобрено до съответно 1,7 вата, 5 вата и 15 вата, ако устройствата са монтирани на значително голям радиатор. Разсейваната мощност във всички тези регулаторни устройства е пропорционална на разликата между входното и изходното напрежение, умножена по изходния ток.

Как да приложим радиатор към интегрални схеми 78XX

В тази ситуация, когато устройството е напълно натоварено при около 800 mA, разсейването от устройството може да достигне до 4 вата (0.8A x 5V = 4W).

Изглежда, че това е два пъти повече от максимално допустимите 2 вата PD за устройството 7815. Това означава, че допълнителните 2 вата трябва да бъдат компенсирани чрез радиатор.

Широк избор от радиатори обикновено се предлагат на пазара и те се идентифицират с рейтинг на определена степен / ват.

Този рейтинг основно показва повишаването на температурата, причинено за всеки отделен ват мощност, разсейвана чрез радиатора. Това също показва, че за по-голям радиатор градусите на ват ще намалят пропорционално.

Най-ниският размер на радиатора, необходим за устройство с регулатор 78xx, може да бъде определен по следния начин.

Трябва да открием предимно номиналната атмосферна температура, където се използва устройството. Освен ако устройството е вероятно да се използва в необичайно топла обстановка, цифра от около 30 градуса по Целзий може да се счита за разумно предположение.

Безопасна температура

След това може да е от съществено значение да научите максималната безопасна температура за специфичния IC на регулатора 78XX. За монолитни регулатори 78XX този диапазон може да бъде при 125 градуса по Целзий. Като каза това, това всъщност е температурата на кръстовището, а не температурата на корпуса, която IC може да издържи.

Абсолютната максимално допустима температура на случая е около 100 градуса по Целзий. Следователно става важно да не позволявате температурата на устройството да се повиши над 70 градуса по Целзий (100 - 30 = 70).

Тъй като мощност от 2 вата може да доведе до повишаване на температурата с максимум 70 градуса, радиаторът с мощност от 35 градуса по Целзий / ват или по-малко (70 градуса, разделен на 2 вата = 35 градуса С на ват) ще бъде добър достатъчно.

На практика трябва да се използва относително по-голям радиатор, тъй като преносът на топлина никога не е много ефективен в повечето случаи.

Освен това, за да се постигне дълготрайна стабилност, трябва да се гарантира, че устройството е идеално работещо при малко под номиналната максимално допустима температура.

Ако изобщо е възможно, осигурете разумен марж +/- 20 градуса или може би повече.

Когато IC на регулатора е затворен в контейнер и покрит далеч от свободната атмосфера, може да доведе до затопляне на въздуха в контейнера от разсейването на регулатора. Това от своя страна може да накара другите чувствителни части на печатната платка да работят при по-топли условия. Подобна ситуация може да изисква по-голям радиатор за IC на регулатора.

Вериги на приложение

Типична схема на приложение на захранване, използващо монолитен регулатор на напрежение с фиксирано напрежение 78XX, може да се види по-долу.

В този дизайн се използва 7815 IC като регулатор IC, който ни осигурява около +15 волта при приблизително 800 mA ток.

Използваният трансформатор е оценен с 18 -0 - 18V за вторичния с ток от 1 ампер.

Той е свързан с издърпващ изправител с пълна вълна, който осигурява ненатоварено напрежение от около 27 V DC след филтриране през C1.

Кондензаторите C2 и C3 работят като входно-изходни разединителни кондензатори, които трябва да бъдат прикрепени относително по-близо до тялото на интегралната схема. Когато изходното натоварване е пълно, ще видите приложеното входно напрежение към IC1 да достигне ниво от 19 до 20 волта, което позволява приблизително 5 волта разлика на входа / изхода на регулатора.

Как да направя двойна верига за захранване

Тъй като монолитни регулатори с фиксирано напрежение 78XX могат да бъдат закупени както в отрицателен, така и в положителен вариант, те изглеждат идеални за внедряване двойно балансирани захранвания .

Когато например е необходимо регулирано захранване за експлоатация на ОУ усилвател верига с положителни и отрицателни захранвания от 12 волта при 100 mA, може да се приложи дизайнът, показан на следващата фигура.

В този пример T1 е трансформатор 15-0-15 волта с номинална стойност на вторичния ток от 200 mA или повече. Можете да намерите няколко изправители с пълна вълна D2 и D3, които ви дават положителен изход.

D1 заедно с D4 дават отрицателен изход. Положителната доставка се филтрира от C1, докато отрицателната линия се почиства и филтрира от C2.

IC1 ви дава регулирана положителна мощност, докато IC2 работи като отрицателен регулатор на захранването. C3 до C6 са позиционирани като разединяващи кондензатори за повишаване на ефективността на изхода по отношение на по-добра реакция на пикове, шум и преходни процеси.

По-високо изходно напрежение при използване на серийна регулаторна верига

Конфигурацията, показана по-горе, също може да се използва за получаване на комбинирани стойности на напрежението на двата регулатора. Това означава, че ако 79L12 бъде заменен с регулатор 78L12, това ще позволи на изхода да бъде 24V.

В такава конфигурация 0V линията може да бъде игнорирана и изходът + 24V може да бъде достъпен директно през положителните и отрицателните линии на изхода.

По-високо изходно напрежение при използване на диодна верига от серия

Всъщност е много лесно да се получи малко усилване на напрежението на изхода, използвайки някакъв токоизправител диод между заземяващия щифт на IC и заземяващата линия.

Този подход позволява на потребителя достъп до малко по-високо ниво на напрежение, което може да не бъде получено директно от никое готово устройство на регулатора.

Точната техника на свързване на тази конфигурация може да бъде описана на следващото изображение.

В този пример ние сме изчислили необходимото изходно напрежение на приблизително 6V и сме внедрили същото чрез 5 волта IC регулатор чрез повишаване на изхода с 1 волта.

Както се вижда, тази кота от 1 V ефективно се постига чрез просто включване на няколко серийни токоизправителни диода с общия проводник на регулатора.

Токоизправителите са свързани, за да се уверят, че са пристрастни напред през тока на покой, използван от регулатора и който се движи през общия GND терминал на устройството.

В резултат на това прикрепените диоди се държат донякъде като ценерови диоди с ниско напрежение, при което всеки диод пада около 0,5 до 0,6 волта, което позволява комбинирано ценерово напрежение от около 1 до 1,2 волта.

Целта на проекта е да се повдигне общата клема на регулатора с 1 волта над потенциала за земно захранване. Тук регулаторът 7805 IC всъщност стабилизира номиналната мощност при 5 V над земната линия, следователно, чрез повдигане на земния извод с около 1 V, изходът също се повдига със същата величина, което води до регулиране на изхода 6 V ниво. Тази процедура работи изключително добре и с трите интегрални схеми на регулатора на напрежение 78XX.

Отклоняващ резистор за диодите

Въпреки това в някои случаи може да се наложи да прикачите външен резистор през GND и изходния щифт на интегралната схема, за да подпомогнете допълнителен бит ток към диодите, така че те да могат да се държат оптимално за очакваните резултати.

Тъй като всеки токоизправител диод ще улесни спад от около 0.65 V приблизително, чрез изчисляване на повече такива диоди в серия можем да постигнем пропорционално по-високо ниво на усилено напрежение в изхода на IC.

За да се случи обаче, входното ниво трябва да е по-високо с поне 3V от крайното изчислено изходно ниво. Силициевите диоди като 1N4148 ще работят доста добре за приложението.

Алтернативно, ако диодите изглеждат тромави, може да се използва и един еквивалентен ценеров диод за постигане на същия ефект, както е показано в следващия пример.

Като казахте това, моля, уверете се, че процедурата е приложена за получаване на не повече от 3 V по-висока от действителната номинална стойност на устройството. Отвъд това ниво може да се повлияе стабилизацията на изхода.

Увеличаване на текущия капацитет

Друга голяма модификация на регулатор 78XX може да бъде приложена за постигане на увеличен изходен ток, по-висок от максималния рейтинг на устройството.

Един метод за това е показан по-долу.

Посоченото съотношение на конфигурация R1 и R2 гарантира, че за всеки милиампер ток, който преминава през R1, D1 и регулатора, малко ток над 4 mA се измества през Tr1 и R2.

В резултат, когато пълният 1 усилвател се използва през IC1, имаме ток от повече от 4 ампера, преминаващ през Tr1. Тази ситуация позволява на веригата да достави оптимален изходен ток, който е малко по-висок от 5 ампера.

Дори в условия на претоварване токовете през Tr1 и IC1 продължават да имат съотношение малко по-високо от 4: 1, следователно текущата ограничаваща характеристика на IC продължава да работи без проблеми.

Вериги от тази форма всъщност се оказаха ненужни в днешно време поради наличието на устройства с по-висока мощност като 78H05, 781-112 и т.н., които идват с максимален ток от 5 ампера и позволяват на потребителя да ги конфигурира точно със същата лекота като колегите с по-нисък ток.




Предишен: Регулатор на напрежение IC 723 - работещ, схема на приложение Напред: Инверторна верига от 500 вата със зарядно устройство