- Интегральный стабилизатор напряжения в техвыводном корпусе с фиксированным выходным напряжением и его применение
- Микросхемы серии 78xx
- Типовая схема включения стабилизатора напряжения в техвыводном корпусе с фиксированным выходным напряжением
- Варианты применения интегрального стабилизатора с фиксированным напряжением
- Электроника
- учебно-справочное пособие
- Cтабилизаторы серии LM78ХХ
- Источники
Интегральный стабилизатор напряжения в техвыводном корпусе
с фиксированным выходным напряжением и его применение
Широкое применение в электронике нашли интегральные стабилизаторы напряжения и особенно один их вид — стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением в трехвыводных корпусах. Они хороши тем что не требуют внешних элементов (кроме конденсаторов фильтров), регулировок и имеют широкий диапазон токов в нагрузках. Не буду приводить здесь их технические характеристики, а приведу только основные данные и схемы возможного применения.
Стандартные линейные стабилизаторы выпускаются многими производителями и имеют не одно обозначение, мы рассмотрим их на примере наиболее характерного типа:
- серия L78 ( для положительных напряжений ),
- и серия L79 ( для отрицательных напряжений ).
В свою очередь стандартные регуляторы делятся на:
- слаботочные с выходным током в районе 0,1 А (L78Lхх) — вид на рис. 1а ,
- со средним значением тока порядка 0,5 А (L78Мхх) — вид на рис. 1б,
- сильноточные 1. 1,5 А (L78хх) — вид на —рис.1в.
Невысокая стоимость, простота применения и большое разнообразие выходных напряжений и корпусов делают эти компоненты весьма популярными при создании простых схем электропитания. Надо отметить, что эти регуляторы обладают рядом дополнительных функций, обеспечивающих безопасность функционирования. К ним относятся защита от перегрузки по току и температурная защита от перегрева микросхемы.
Микросхемы серии 78xx
Это серия ИМС линейных стабилизаторов с фиксированным выходным напряжением — 78xx (также известная как LM78xx).
Их популярность связана, как уже говорилось выше, с их простотой использования и относительной дешевизной. При указании определённых микросхем серии, «xx» заменяется на двухзначный номер, обозначающий выходное напряжение стабилизатора (к примеру, микросхема 7805 имеет выходное напряжение в 5 вольт, а 7812 — 12В). Стабилизаторы 78-ой серии имеют положительное относительно земли рабочее напряжение, а серия 79xx отрицательное, имеет аналогичную систему обозначений. Их можно использовать для обеспечения и положительного, и отрицательного напряжений питания нагрузок в одной схеме.
Кроме того, их популярность серии продиктована несколькими преимуществами перед другими стабилизаторами напряжения:
- Микросхемы серии не нуждаются в дополнительных элементах для обеспечения стабильного питания, что делает их удобными в использовании, экономичными и эффективно использующими место на печатной плате. В отличие от них большинство других стабилизаторов требуют дополнительные компоненты или для установки нужного значения напряжения, или для помощи в стабилизации. Некоторые другие варианты (например, импульсные стабилизаторы) требуют не только большого количества дополнительных компонентов, но могут требовать большой опыт разработки.
- Устройства серии обладают защитой от превышения максимального тока, а также от перегрева и коротких замыканий, что обеспечивает высокую надёжность в большинстве случаев. Иногда ограничение тока также используется и для защиты других компонентов схемы,
- Линейные стабилизаторы не создают ВЧ помех, в виде магнитных полей рассеяния и ВЧ пульсаций выходного напряжения.
К недостаткам линейных стабилизаторов можно отнести более низкий КПД по сравнению с импульсными, но при оптимальном расчете он может превышать 60%.
Структура интегрального стабилизатора показана на рис. 2
Требование к применению стабилизаторов:
падение напряжения на нем не должно быть ниже 2 вольт,
максимальный ток через него, не должен превышать указанного в соотношении:
P — допустимая мощность рассеяния микросхемы, U in-out — падение напряжения на микросхеме ( U in-out = Ui n — U out ).
Типовая схема включения стабилизатора напряжения в техвыводном корпусе
с фиксированным выходным напряжением
Типовая схема включения интегрального стабилизатора напряжения в трехвыводном корпусе с фиксированным выходным напряжением показана на рис. 3.
Мы видим, микросхемы подобного типа не требуют дополнительных элементов, кроме конденсаторов фильтрующих напряжение — которые фильтруют питающее напряжение и защищают стабилизатор от помех проникающих с нагрузки и от источника питающего напряжения.
Для обеспечения устойчивой работы микросхем серии 78хх во всем диапазоне допустимых значений входных и выходных напряжений и токов нагрузки рекомендуется применять шунтирующие вход и выход стабилизатора конденсаторы. Это должны быть твердотельные (керамические или танталловые) конденсаторы емкостью до 2 мкф на входе и 1 мкф на выходе. При использовании алюминиевых конденсаторов их емкость должна быть более 10 мкф. Подключать конденсаторы необходимо как можно более короткими проводниками как можно ближе к выводам стабилизатора.
Диапазон применения данного типа линейных стабилизаторов напряжения можно расширить используя простой прием, приподняв на заданный уровень напряжения V1 вывод GND стабилизатора. Это приводит к росту выходного напряжения на величину равную V1 .
Это можно сделать несколькими способами:
Подъем напряжения на выходе интегрального стабилизатора с фиксированным напряжением с помощью: а) резистора на котором возникает падение напряжения на резисторе R 1 за счет протекания тока потребления стабилизатора I , б)падение напряжение на резисторе R1 создается током потребления стабилизатора I1 и током делителя I2 (возможно регулирование), в) стабилизатора напряжения.
Варианты применения интегрального стабилизатора с фиксированным напряжением
Микросхемы позволяют создавать множество схем на основе стабилизаторов.
Регулировка выходного напряжения
Как я уже писал выше (см. рис. 5б) линейные стабилизаторы позволяют изменять выходное напряжение. Подробная схема показана на рис. 7.
По той же схеме возможно и функциональное регулирование выходного напряжения.
Например возможно регулирование выходного напряжения в зависимости от температуры для применения в системах стабилизации температуры — термостатах. В зависимости от типа температурного датчика он может включаться вместо резисторов R1 или R2 .
Параллельное включение стабилизаторов
Линейные стабилизаторы допускают параллельное включение для увеличения тока нагрузки, но при этом надо выровнять токи потребления. Обычно это делается с помощью небольшого резистора включенного между выходом стабилизатора и общей нагрузкой (рис. 8а). Другой вариант — применение для этой цели диодной сборки (рис. 8б). Данная схема приводит к несколько большей потери напряжения, но позволяет защитить систему от выхода из строя при выходе из строя (при КЗ) одного из стабилизаторов.
Стабилизатор тока
Для питания некоторых нагрузок требуется источник стабильного тока. Это например цепочки светодиодов.
Регулятор скорости вращения вентилятора системы вентиляции компьютера
Данный регулятор имеет ту особенность, что (для устойчивой раскрутки вентилятора) в начальный момент времени на вентилятор подается полное напряжение (12В). После того как конденсатор С1 зарядится напряжение на выходе будет определяться резистором R 2.
Стабилизатор с плавным выходом на номинальное напряжение
Данная схема отличается тем, что в начальный момент времени напряжение на выходе стабилизатора равно 5В (для данного типа), после чего напряжение плавно поднимается до величины определяемой регулирующими элементами.
Источник
Электроника
учебно-справочное пособие
Cтабилизаторы серии LM78ХХ
Серия 78ХХ выпускаются в металлических корпусах ТО-3 и в пластмассовых корпусах ТО-220 (рис. 1). Такие стабилизаторы имеют три вывода: вход, общий (земля) и выход.
Рис. 1 — Внешний вид стабилизаторов серии LM78ХХ в корпусе ТО-220
Вместо «ХХ» изготовители указывают напряжение стабилизации, которое выдает этот стабилизатор. Например, стабилизатор 7805 на выходе будет выдавать 5 В, 7812 соответственно 12 Вт, а 7815 — 15 В.
Типовая схема подключения стабилизаторов серии 78ХХ показана на рис. 2.
Рис. 2 — Типовая схема подключения стабилизаторов серии LM78ХХ
Два конденсатора, которые устанавливаются с каждой стороны, требуются для уменьшения пульсаций по входу и по выходу. На схеме указаны минимальные значения конденсаторов. Желательно поставить большего номинала.
Рассеиваемая мощность на стабилизаторе может достигать до 15 Вт. Поэтому его надо установить через термопасту на радиатор. Чем больше ток на выходе, тем больше по габаритам должен быть радиатор. Если радиатор обдувается кулером, будет ещё лучше.
Рис. 3 — Стабилизатор на радиаторе
| Параметр | Значение | ||
|---|---|---|---|
| Мин. | Ном. | Макс. | |
| Выходное напряжение, В | 4,80 | 5,00 | 5,20 |
| 4,75 | 5,00 | 5,25 | |
| Линейное регулирование, мВ | — | 4,0 | 100,0 |
| — | 1,6 | 50,0 | |
| Регулирование нагрузки, мВ | — | 9,0 | 100,0 |
| — | 4,0 | 50,0 | |
| Ток покоя, мА | — | 5 | 8 |
| Изменение тока покоя, мА | — | 0,03 | 0,50 |
| — | 0,30 | 1,30 | |
| Дрейф выходного напряжения, мВ/°C | — | -0,8 | — |
| Выходное напряжение шума, мкВ | — | 42 | — |
| Подавление пульсаций, Дб | 62 | 73 | — |
| Напряжение выключения, В | — | 2 | — |
| Выходное сопротивление, мОм | — | 15 | — |
| Ток короткого замыкания, мА | — | 230 | — |
| Пиковый ток, А | — | 2,2 | — |
| Параметр | Значение | ||
|---|---|---|---|
| Мин. | Ном. | Макс. | |
| Выходное напряжение, В | 5,75 | 6,00 | 6,25 |
| 5,70 | 6,00 | 6,30 | |
| Линейное регулирование, мВ | — | 5,0 | 120,0 |
| — | 1,5 | 60,0 | |
| Регулирование нагрузки, мВ | — | 9,0 | 120,0 |
| — | 3,0 | 60,0 | |
| Ток покоя, мА | — | 5 | 8 |
| Изменение тока покоя, мА | — | — | 0,5 |
| — | — | 1,3 | |
| Дрейф выходного напряжения, мВ/°C | — | -0,8 | — |
| Выходное напряжение шума, мкВ | — | 45 | — |
| Подавление пульсаций, Дб | 62 | 73 | — |
| Напряжение выключения, В | — | 2 | — |
| Выходное сопротивление, мОм | — | 19 | — |
| Ток короткого замыкания, мА | — | 250 | — |
| Пиковый ток, А | — | 2,2 | — |
| Параметр | Значение | ||
|---|---|---|---|
| Мин. | Ном. | Макс. | |
| Выходное напряжение, В | 7,7 | 8,0 | 8,3 |
| 7,6 | 8,0 | 8,4 | |
| Линейное регулирование, мВ | — | 5 | 160 |
| — | 2 | 80 | |
| Регулирование нагрузки, мВ | — | 10 | 160 |
| — | 5 | 80 | |
| Ток покоя, мА | — | 5 | 8 |
| Изменение тока покоя, мА | — | 0,05 | 0.50 |
| — | 0,5 | 1,0 | |
| Дрейф выходного напряжения, мВ/°C | — | -0,8 | — |
| Выходное напряжение шума, мкВ | — | 52 | — |
| Подавление пульсаций, Дб | 56 | 73 | — |
| Напряжение выключения, В | — | 2 | — |
| Выходное сопротивление, мОм | — | 17 | — |
| Ток короткого замыкания, мА | — | 230 | — |
| Пиковый ток, А | — | 2,2 | — |
| Параметр | Значение | ||
|---|---|---|---|
| Мин. | Ном. | Макс. | |
| Выходное напряжение, В | 8,65 | 9,00 | 9,35 |
| 8,60 | 9,00 | 9,40 | |
| Линейное регулирование, мВ | — | 6 | 180 |
| — | 2 | 90 | |
| Регулирование нагрузки, мВ | — | 12 | 180 |
| — | 4 | 90 | |
| Ток покоя, мА | — | 5 | 8 |
| Изменение тока покоя, мА | — | — | 0,5 |
| — | — | 1,3 | |
| Дрейф выходного напряжения, мВ/°C | — | -1 | — |
| Выходное напряжение шума, мкВ | — | 58 | — |
| Подавление пульсаций, Дб | 56 | 71 | — |
| Напряжение выключения, В | — | 2 | — |
| Выходное сопротивление, мОм | — | 17 | — |
| Ток короткого замыкания, мА | — | 250 | — |
| Пиковый ток, А | — | 2,2 | — |
| Параметр | Значение | ||
|---|---|---|---|
| Мин. | Ном. | Макс. | |
| Выходное напряжение, В | 9,6 | 10,0 | 10,4 |
| 9,5 | 10,0 | 10,5 | |
| Линейное регулирование, мВ | — | 10 | 200 |
| — | 3 | 100 | |
| Регулирование нагрузки, мВ | — | 12 | 200 |
| — | 4 | 400 | |
| Ток покоя, мА | — | 5,1 | 8,0 |
| Изменение тока покоя, мА | — | 0,5 | |
| — | 1,0 | ||
| Дрейф выходного напряжения, мВ/°C | — | -1 | — |
| Выходное напряжение шума, мкВ | — | 58 | — |
| Подавление пульсаций, Дб | 56 | 71 | — |
| Напряжение выключения, В | — | 2 | — |
| Выходное сопротивление, мОм | — | 17 | — |
| Ток короткого замыкания, мА | — | 250 | — |
| Пиковый ток, А | — | 2,2 | — |
| Параметр | Значение | ||
|---|---|---|---|
| Мин. | Ном. | Макс. | |
| Выходное напряжение, В | 11,5 | 12,0 | 12,5 |
| 11,4 | 12,0 | 12,6 | |
| Линейное регулирование, мВ | — | 10 | 240 |
| — | 3 | 120 | |
| Регулирование нагрузки, мВ | — | 11 | 240 |
| — | 5 | 120 | |
| Ток покоя, мА | — | 5,1 | 8,0 |
| Изменение тока покоя, мА | — | 0,1 | 0,5 |
| — | 0,5 | 1,0 | |
| Дрейф выходного напряжения, мВ/°C | — | -1 | — |
| Выходное напряжение шума, мкВ | — | 76 | — |
| Подавление пульсаций, Дб | 55 | 71 | — |
| Напряжение выключения, В | — | 2 | — |
| Выходное сопротивление, мОм | — | 18 | — |
| Ток короткого замыкания, мА | — | 230 | — |
| Пиковый ток, А | — | 2,2 | — |
| Параметр | Значение | ||
|---|---|---|---|
| Мин. | Ном. | Макс. | |
| Выходное напряжение, В | 14,40 | 15,0 | 15,60 |
| 14,25 | 15,0 | 15,75 | |
| Линейное регулирование, мВ | — | 11 | 300 |
| — | 3 | 150 | |
| Регулирование нагрузки, мВ | — | 12 | 300 |
| — | 4 | 150 | |
| Ток покоя, мА | — | 5,2 | 8,0 |
| Изменение тока покоя, мА | — | 0,5 | |
| — | 1,0 | ||
| Дрейф выходного напряжения, мВ/°C | — | -1 | — |
| Выходное напряжение шума, мкВ | — | 90 | — |
| Подавление пульсаций, Дб | 54 | 70 | — |
| Напряжение выключения, В | — | 2 | — |
| Выходное сопротивление, мОм | — | 19 | — |
| Ток короткого замыкания, мА | — | 250 | — |
| Пиковый ток, А | — | 2,2 | — |
| Параметр | Значение | ||
|---|---|---|---|
| Мин. | Ном. | Макс. | |
| Выходное напряжение, В | 17,3 | 18,0 | 18,7 |
| 17,1 | 18,0 | 18,9 | |
| Линейное регулирование, мВ | — | 15 | 360 |
| — | 5 | 180 | |
| Регулирование нагрузки, мВ | — | 15 | 360 |
| — | 5 | 180 | |
| Ток покоя, мА | — | 5,2 | 8,0 |
| Изменение тока покоя, мА | — | — | 0,5 |
| — | — | 1,0 | |
| Дрейф выходного напряжения, мВ/°C | — | -1 | — |
| Выходное напряжение шума, мкВ | — | 110 | — |
| Подавление пульсаций, Дб | 53 | 69 | — |
| Напряжение выключения, В | — | 2 | — |
| Выходное сопротивление, мОм | — | 22 | — |
| Ток короткого замыкания, мА | — | 250 | — |
| Пиковый ток, А | — | 2,2 | — |
| Параметр | Значение | ||
|---|---|---|---|
| Мин. | Ном. | Макс. | |
| Выходное напряжение, В | 23,00 | 24,00 | 25,00 |
| 22,80 | 24,00 | 25,25 | |
| Линейное регулирование, мВ | — | 17 | 480 |
| — | 6 | 240 | |
| Регулирование нагрузки, мВ | — | 15 | 480 |
| — | 5 | 240 | |
| Ток покоя, мА | — | 5,2 | 8,0 |
| Изменение тока покоя, мА | — | 0,1 | 0,5 |
| — | 0,5 | 1,0 | |
| Дрейф выходного напряжения, мВ/°C | — | -1,5 | — |
| Выходное напряжение шума, мкВ | — | 120 | — |
| Подавление пульсаций, Дб | 50 | 67 | — |
| Напряжение выключения, В | — | 2 | — |
| Выходное сопротивление, мОм | — | 28 | — |
| Ток короткого замыкания, мА | — | 230 | — |
| Пиковый ток, А | — | 2,2 | — |
Источники
Электроника © ЦДЮТТ • Марсель Арасланов • 2019
Источник