3 gnybtų fiksuoto įtampos reguliatoriai - darbo ir taikymo grandinės

Šiandien turimi populiarūs 3 gnybtų fiksuoti reguliatoriai yra IC 7805, IC 7809, IC 7812, IC 7815 ir IC 7824 formos, kurie atitinka 5 V, 9 V, 12 V, 15 V ir 24 V įtampos išėjimus. .

Jie vadinami fiksuotais įtampos reguliatoriai kadangi šie IC gali sugeneruoti puikias stabilizuotas pastoviosios nuolatinės išėjimo įtampas, reaguodami į daug didesnę nereguliuojamą nuolatinės įėjimo įtampą.

Šiuos aukščiausios klasės monolitinius įtampos reguliatorius šiais laikais galima įsigyti labai pigiai, o tai yra pigiau ir sudėtingiau dirbti, palyginti su statyba diskreti reguliatoriaus grandinė atitikmenų.

Šiuos trijų gnybtų reguliatorius yra nepaprastai lengva prijungti, kaip parodyta žemiau esančioje grandinės schemoje, parodančioje standartinį šių IC įgyvendinimą.

Trys IC terminalai dėl akivaizdžių priežasčių yra pažymėti pavadinimais įvestis, bendra ir išvestis .

Tiekimas teigiamas ir neigiamas yra tiesiog prijungtas per IC įvestį ir bendrus gnybtus, o reguliuojama stabilizuota įtampa įgyjama išėjimo ir bendruose gnybtuose.

Vienintelė pasirinktinai reikalinga atskira išorinė dalis yra IC įėjimo ir išėjimo laidų kondensatorius. Šie kondensatoriai yra būtini norint pagerinti prietaiso išvesties reguliavimo lygį ir pagerinti laikiną atsaką. Šių kondensatorių mikrofaradų vertės paprastai nėra kritinės, todėl paprastai yra nuo 100 nf, 220 nf arba 330 nf.

78XX serijos reguliatorių tipai

The populiariausios ir plačiausiai naudojamos fiksuotos įtampos rūšys , monolitiniai įtampos reguliatoriai yra 78XX serijos teigiami reguliatoriai ir 79XX serijos neigiami reguliatoriai.

Jie randami su 3 išėjimo srovės specifikacijomis. Jie pateikia 9 teigiamus tipus ir devynis 9 neigiamus variantų tipus, kaip parodyta toliau pateiktoje diagramoje.

Šios 78XX serijos IC turi papildomą įtampos vertinimą tiek teigiama, tiek neigiama forma. Šių 78XX reguliatorių standartiniai diapazonai yra 8 V, 9 V, 10 V, 18 V, 20 V ir 24 V, kurie atitinka IC 7808, 7809, 7810, 7818, 7820, 7824 IC.

Daugelis šių prietaisų turi priesagos simbolius ar figūras su išspausdintu numeriu, atsižvelgiant į gamintoją ar prekės ženklo tipą.

Tačiau visi jie iš esmės yra vienodi su identišku reitingu. Keletas atstovų iš tikrųjų nepropaguos šių IC pagal tipo numerį, o tik nurodys jų poliškumą, įtampos ir srovės specifikacijas ir kartais atsižvelgdami į jų paketo stilių.

Pagrindinės funkcijos

Šie IC turi įmontuotą srovės ribojimą ir trumpojo jungimo apsaugą išėjimo apkrovai. Vidutinės ir didelės galios „78XX“ reguliatorių serijoje ši funkcija paprastai yra atlenkiamojo tipo. Atgalinės srovės ribojimas yra būklė, kai į išėjimo perkrovą tiesiog nereaguoja išėjimo srovė dėl automatinio srovės ribojimo.

Kas yra atlenkiamos srovės riba

Atgalinės srovės ribojimo grandinės atjungimo reakciją galima pamatyti šiame paveikslėlyje, kuris aiškiai parodo, kaip išėjimo srovė perkrovos sąlygomis sumažėja iki mažiau nei 50% idealios išėjimo srovės. Pagrindinė atgalinės srovės ribojimo taikymo priežastis yra ta, kad esant trumpojo jungimo situacijai ji žymiai sumažina reguliatoriaus išsisklaidymą.

Atgalinės srovės ribojimo atsaką galima suprasti iš šio paaiškinimo:

Tarkime, kad turime 7805 IC su 10 V įėjimu ir jis patiria trumpąjį jungimą per išvesties gnybtus. Šioje situacijoje esant įprasto tipo srovei, ribojančiai IC išėjimą, toliau generuojama 1 ampero srovė, suteikianti 10 vatų sklaidą. Tačiau esant specialiai atjungimo srovei, ribojančiai trumpojo jungimo srovę, gali būti apribota iki maždaug 400 mA, todėl įrenginyje išsisklaidys tik 4 vatai.

Terminio išjungimo funkcija

Daugumoje monolitinių įtampos reguliatorių taip pat yra įmontuota terminio išjungimo apsaugos grandinė. Ši funkcija padeda sumažinti išėjimo srovę tuo atveju, jei prietaisas patiria perkaitimo situaciją.

Tokio tipo įtampos reguliatorių IC yra labai tvirti ir niekada nėra lengvai sugadinami, net jei jie naudojami neteisingai. Beje, vienas iš būdų, kaip juos būtų galima sunaikinti, yra didelės įvesties maitinimo įtampos nei nurodytas diapazonas.

Rasite skirtingų tiekėjų nurodytų didžiausių leistinų įvesties įtampų skirtumus šiems vienodo standartinio tipo IC, nors 25 voltų įtampa, matyt, yra mažiausias siūlomas 5 voltų įtaiso diapazonas (7805). Didesnės įtampos reguliatoriai gali valdyti mažiausiai 30 voltų, tuo tarpu 20 ir 24 voltų veislių įėjimo diapazonas yra iki 40 voltų.

Kad grandinė veiktų teisingai, įėjimo įtampa turi būti didesnė 2,5 voltų nei reikalaujama išėjimo įtampa, išskyrus 7805 reguliatorių, kai įtariama, kad įėjimo įtampa yra šiek tiek daugiau nei 2 V didesnė nei reikalaujama 5 V išvestis, vadinasi, ji turėtų būti mažiausiai 7 V.

Budėjimo srovė be apkrovos

Šių IC ramybės srovė arba tuščiosios eigos srovės suvartojimas be jokios apkrovos išėjime gali būti nuo 1 iki 5 mA, nors kai kuriuose labai didelės galios variantuose tai gali būti iki 10 mA.

Linijos ir apkrovos reguliavimas

Visų 78XX reguliatorių IC linijinis reguliavimas yra mažesnis nei 1%. Tai reiškia, kad išėjimo įtampa gali rodyti mažiau nei 1% kitimą, neatsižvelgiant į įėjimo įtampos kitimą nuo didžiausios ir mažiausios įėjimo įtampos diapazono.

Daugelio šių įrenginių apkrovos reguliavimas taip pat paprastai yra mažesnis nei 1%. Šios savybės užtikrina, kad išvestis ir toliau teiks nominalią išėjimo įtampą, neatsižvelgiant į išėjimo apkrovos sąlygas.

Daugumos šių reguliatorių IC pulsacijos atmetimo funkcija yra šalia 60 dB kartu su išėjimo triukšmo lygiu, kuris gali būti mažesnis nei 100 mikrovoltų.

Galios išsklaidymas

Kai naudojate šias 78XX reguliatoriaus IC, turite atsiminti, kad šie IC yra skirti atlikti tik ribotą energijos išsiskyrimą. Taigi esant didžiausiai išėjimo apkrovai niekada neturėtų būti leidžiama įvesties įtampai viršyti keliais voltais didesnę nei didžiausia leistina įėjimo riba.

Didžiausias galios išsiskyrimas normalioje kambario temperatūroje (25 laipsnių Celsijaus) mažo, vidutinio ir didelio galingumo 78XX prietaisų diapazonuose yra atitinkamai 0,7, 1 vatas ir 2 vatai.

Minėti apribojimai galėtų būti žymiai pagerinti iki atitinkamai 1,7, 5 ir 15 vatų, jei prietaisai yra sumontuoti ant iš esmės didelio radiatoriaus. Visuose šiuose reguliatoriuose išsklaidyta galia yra proporcinga skirtumui tarp įėjimo ir išėjimo įtampų, padaugintų iš išėjimo srovės.

Kaip pritaikyti radiatorių 78XX IC

Esant tokiai situacijai, kai prietaisas yra visiškai įkrautas maždaug 800 mA įtampoje, išsisklaidymas iš prietaiso gali būti net 4 vatai (0,8A x 5V = 4W).

Panašu, kad tai du kartus daugiau nei maksimalus leistinas 2 vatų PD 7815 prietaisui. Tai reiškia, kad papildomus 2 vatus reikia kompensuoti per radiatorių.

Rinkoje paprastai yra platus radiatorių pasirinkimas, kurie identifikuojami pagal tam tikro laipsnio / vato reitingą.

Šis įvertinimas iš esmės nurodo temperatūros pakilimą, kurį sukelia kiekviena per vėsą radiatorių išsklaidyta galia vatų. Tai taip pat rodo, kad didesnio radiatoriaus atveju laipsniai vatui bus proporcingai mažesni.

Mažiausias radiatoriaus dydis, reikalingas 78xx reguliatoriaus įtaisui, galėjo būti nustatytas tokiu būdu.

Pirmiausia turime sužinoti vardinę atmosferos temperatūrą, kurioje naudojamas prietaisas. Išskyrus atvejus, kai prietaisas gali būti naudojamas retai šiltoje aplinkoje, pagrįsta prielaida gali būti maždaug 30 laipsnių Celsijaus laipsnis.

Saugios temperatūros įvertinimas

Be to, gali būti būtina išmokti maksimalų saugų temperatūros įvertinimą konkrečiam 78XX reguliatoriaus IC. Monolitiniams 78XX reguliatoriams šis diapazonas gali būti 125 laipsnių Celsijaus. Tai pasakius, tai iš tikrųjų yra sandūros temperatūra, o ne korpuso temperatūra, kurią IC gali atlaikyti.

Absoliuti maksimali leistina atvejo temperatūra yra apie 100 laipsnių Celsijaus. Todėl tampa svarbu neleisti prietaiso temperatūrai pakilti virš 70 laipsnių Celsijaus (100 - 30 = 70).

Kadangi dėl 2 vatų galios temperatūra gali pakilti ne daugiau kaip 70 laipsnių, bus gerai, kad skleidžiamas radiatorius, kurio sklaidos temperatūra neviršija 35 laipsnių Celsijaus / vatų (70 laipsnių dalijant iš 2 vatų = 35 laipsnių C vienai vatai). pakanka.

Praktiškai reikėtų naudoti santykinai didesnį radiatorių, nes daugeliu atvejų šilumos perdavimas niekada nėra labai efektyvus.

Be to, norint užtikrinti ilgalaikį stabilumą, reikia užtikrinti, kad prietaisas būtų idealiai valdomas žemiau nominalios didžiausios leistinos temperatūros ribos.

Jei įmanoma, užtikrinkite priimtiną normą +/- 20 laipsnių, o gal ir daugiau.

Kai reguliatoriaus IC yra uždarytas talpyklos viduje ir uždengtas nuo laisvos atmosferos, reguliatorius išsisklaidys gali sulaikyti talpykloje esantį orą. Tai savo ruožtu gali sukelti kitų jautrių PCB dalių veikimą šiltesnėmis sąlygomis. Tokia situacija gali pareikalauti didesnio reguliatoriaus IC radiatoriaus.

Taikymo grandinės

Žemiau galima pamatyti tipišką maitinimo šaltinio, naudojant fiksuotos įtampos 78XX monolitinį įtampos reguliatorių, grandinę.

Šiame projekte 7815 IC naudojamas kaip reguliatoriaus IC, kuris mums teikia apie +15 voltų įtampą esant maždaug 800 mA srovei.

Naudojamas transformatorius yra įvertintas 18 -0 - 18V antriniam, kurio srovės stipris yra 1 amp.

Jis yra prijungtas prie stumiamojo pilnos bangos lygintuvo, kuris filtruojamas per C1 perkrovos įtampą sudaro apie 27 V Dc.

Kondensatoriai C2 ir C3 veikia kaip įvesties ir išvesties atsiejimo kondensatoriai, kurie turėtų būti pritvirtinti palyginti arčiau IC kūno. Kai išėjimo apkrova bus pilna, pamatysite, kad IC1 naudojama įėjimo įtampa pasiekia 19–20 voltų lygį, leidžiantį maždaug 5 voltų skirtumą reguliatoriaus įėjime / išėjime.

Kaip sukurti dvigubą maitinimo grandinę

Kadangi fiksuotos įtampos 78XX monolitinius reguliatorius galima įsigyti tiek neigiamais, tiek teigiamais variantais, jie atrodo puikiai pritaikyti dvigubi subalansuoti maitinimo šaltiniai .

Kai, pavyzdžiui, reguliuojamas tiekimas reikalingas operacinei sistemai op amp grandinė esant teigiamam ir neigiamam 12 voltų maitinimo šaltiniui esant 100 mA įtampai, galima pritaikyti toliau pateiktame paveiksle pateiktą dizainą.

Šiame pavyzdyje T1 yra 15-0-15 voltų transformatorius, kurio antrinė srovė yra 200 mA ar daugiau. Galite rasti keletą stūmimo pilnos bangos lygintuvų D2 ir D3, kurie suteikia jums teigiamą išėjimą.

D1 kartu su D4 pateikia neigiamą rezultatą. Teigiamą tiekimą filtruoja C1, o neigiamą liniją valo ir filtruoja C2.

IC1 suteikia jums reguliuojamą teigiamą tiekimo galią, o IC2 veikia kaip neigiamas tiekimo reguliatorius. C3 – C6 yra išdėstyti kaip atjungimo kondensatoriai, siekiant padidinti išėjimo efektyvumą, atsižvelgiant į geresnį reagavimą į šuolius, triukšmą ir pereinamuosius procesus.

Didesnė išėjimo įtampa naudojant serijinę reguliatoriaus grandinę

Aukščiau parodyta konfigūracija taip pat gali būti naudojama gaunant dviejų reguliatorių įtampos vertes. Reiškia, jei 79L12 pakeičiamas 78L12 reguliatoriumi, išėjimas bus 24 V.

Tokioje konfigūracijoje 0V linijos galima nepaisyti, o + 24V išvestis gali būti pasiekiama tiesiai per teigiamą ir neigiamą išvesties linijas.

Didesnė išėjimo įtampa naudojant serijinę diodų grandinę

Iš tikrųjų labai lengva gauti mažą įtampą išėjime, naudojant tam tikrą lygintuvo diodą tarp IC įžeminimo kaiščio ir įžeminimo linijos.

Šis būdas leidžia vartotojui pasiekti šiek tiek aukštesnį įtampos lygį, kurio tiesiogiai negalima gauti iš bet kurio paruošto reguliatoriaus.

Tiksli šios konfigūracijos laidų sujungimo technika gali būti paryškinta šiame paveikslėlyje.

Šiame pavyzdyje mes apskaičiavome, kad reikalinga išėjimo įtampa yra maždaug 6 V, ir tą patį įgyvendinome per 5 voltų reguliatoriaus IC, padidindami išėjimą 1 voltu.

Kaip matyti, šis 1 V pakilimas efektyviai pasiekiamas paprasčiausiai sujungus porą serijinių lygintuvų diodų su bendru reguliatoriaus laidu.

Lygintuvai yra prijungti, kad būtų užtikrinta, jog jie yra nukreipti į priekį per ramybės srovę, kurią naudoja reguliatorius, ir kuri juda per bendrą prietaiso GND terminalą.

Dėl to prijungti diodai elgiasi panašiai kaip žemos įtampos zenerio diodai, kur kiekvienas diodas nukrenta maždaug nuo 0,5 iki 0,6 voltų, o tai leidžia apie 1–1,2 voltų kombinuotą zenerio įtampą.

Projektavimo tikslas yra pakelti bendrą reguliatoriaus gnybtą 1 voltu virš žemės tiekimo potencialo. Čia reguliatorius 7805 IC iš tikrųjų stabilizuoja vardinę galią esant 5 V virš žemės linijos, taigi, padidinant žemės gnybtą maždaug 1 V, išvestis taip pat pakeliama tuo pačiu dydžiu, todėl išvestis taip pat reguliuojama maždaug 6 V lygis. Ši procedūra labai gerai veikia su visais trimis gnybtų 78XX įtampos reguliatorių IC.

Įjungimo rezistorius diodams

Tačiau kai kuriais atvejais jums gali tekti pritvirtinti išorinį rezistorių per GND ir IC išvesties kaištį, kad padėtų šiek tiek papildomos srovės diodams, kad jie galėtų optimaliai veikti pagal numatytus rezultatus.

Kadangi kiekvienas lygintuvo diodas palengvins maždaug 0,65 V kritimą į priekį, skaičiuodami daugiau tokių diodų nuosekliai, galime pasiekti proporcingai aukštesnį padidintos įtampos lygį visoje IC išvestyje.

Tačiau, kad tai įvyktų, įvesties lygis turi būti bent 3 V didesnis nei galutinis numatomas išvesties lygis. Silicio diodai, tokie kaip 1N4148, veiks gana gerai programai.

Arba, jei diodai atrodo nepatogūs, norint gauti tą patį efektą, taip pat galima naudoti vieną ekvivalentišką „zener“ diodą, kaip parodyta kitame pavyzdyje.

Tai pasakę, įsitikinkite, kad įdiegta procedūra, kuria siekiama ne daugiau kaip 3 V aukštesnio nei faktinis prietaiso įvertinimas. Virš šio lygio gali nukentėti produkcijos stabilizavimas.

Dabartinio pajėgumo didinimas

Dar vienas puikus „78XX“ reguliatoriaus modifikavimas galėtų būti įgyvendintas, norint pasiekti padidintą išėjimo srovę, didesnę nei maksimalus prietaiso įvertinimas.

Vienas iš būdų tai padaryti parodytas žemiau.

Nurodytas R1 ir R2 konfigūracijos santykis užtikrina, kad kiekvienai miliampero srovei, einančiai per R1, D1 ir reguliatorių, šiek tiek srovės, viršijančios 4 mA, perkeliama per Tr1 ir R2.

Dėl to, kai visas 1 amperas naudojamas per IC1, mes turime daugiau nei 4 amperų srovę, einančią per Tr1. Ši situacija leidžia grandinei tiekti optimalią išėjimo srovę, kuri yra šiek tiek didesnė nei 5 amperai.

Net esant perkrovos sąlygoms, srovių per Tr1 ir IC1 santykis ir toliau yra šiek tiek didesnis nei 4: 1, todėl dabartinė ribinė IC savybė ir toliau veikia be problemų.

Šios formos grandinės šiais laikais iš tikrųjų pasirodė nereikalingos dėl to, kad yra didesnės galios reguliatorių įtaisai pavyzdžiui, 78H05, 781-112 ir kt., kurių maksimalus srovės stipris yra 5 amperai, ir leidžia vartotojui juos sukonfigūruoti taip pat lengvai, kaip ir apatinės srovės analogus.