3 regulatoare de tensiune fixă ​​terminale - circuite de lucru și de aplicare

Popularele regulatoare fixe cu 3 terminale disponibile astăzi sunt sub formă de IC 7805, IC 7809, IC 7812, IC 7815 și IC 7824, care corespund ieșirilor de tensiune fixă ​​de 5 V, 9 V, 12 V, 15 V și 24 V .

Acestea se numesc fixe regulatoare de tensiune deoarece aceste circuite integrate sunt capabile să producă tensiuni de ieșire DC fixe excelente stabilizate ca răspuns la o tensiune de intrare DC neregulată mult mai mare.

Aceste regulatoare de tensiune monolitice de ultimă generație pot fi achiziționate foarte ieftin în zilele noastre, ceea ce este în mod normal mai puțin costisitor și mai puțin complicat de utilizat, comparativ cu clădirea circuit regulator discret echivalente.

Aceste regulatoare cu 3 terminale sunt incredibil de ușor de conectat, așa cum se poate vedea în schema de circuit de mai jos, care demonstrează metoda standard prin care sunt implementate aceste circuite integrate.

Cele trei terminale ale IC sunt, din motive aparente, desemnate cu numele de intrare, comun și de ieșire .

Alimentarea pozitivă și negativă sunt conectate pur și simplu la intrarea și respectiv la bornele comune ale CI, în timp ce tensiunea stabilizată reglată este dobândită la ieșire și la bornele comune.

Singura parte externă discretă solicitată în mod opțional este un condensator pe cablurile de intrare și ieșire ale CI. Acești condensatori sunt necesari pentru a îmbunătăți nivelul de reglare a ieșirii dispozitivului și pentru a îmbunătăți răspunsul tranzitoriu. Valorile microfaradelor acestor condensatori nu sunt, în general, critice și, prin urmare, sunt în mod normal între 100 nf, 220 nf sau 330 nf.

Tipuri de regulatoare din seria 78XX

cele mai populare și utilizate pe scară largă tipuri de tensiune fixă , regulatoarele de tensiune monolitice sunt regulatoarele pozitive din seria 78XX și regulatoarele negative din seria 79XX.

Acestea se găsesc cu 3 specificații curente de ieșire. Acestea vă oferă 9 tipuri pozitive și nouă 9 tipuri negative de variante, după cum se arată în graficul de mai jos.

Aceste serii de circuite integrate 78XX vin cu valori de tensiune suplimentare atât în ​​forme pozitive, cât și în forme negative. Gama standard pentru aceste regulatoare 78XX este de 8 V, 9 V, 10 V, 18 V, 20 V și 24 V, care corespund IC-urilor 7808, 7809, 7810, 7818, 7820, 7824.

Multe dintre aceste dispozitive poartă caractere sau cifre de sufix cu numărul lor tipărit, în funcție de producător sau de tipul mărcii.

Cu toate acestea, toate acestea sunt în esență aceleași cu rating identic. Mai multe tranzacții de piese nu vor promova aceste IC-uri după numărul de tip, ci doar să sublinieze polaritatea, tensiunea și specificațiile de curent și, ocazional, cu referire la stilul lor de pachet.

Caracteristici principale

Aceste circuite integrate au limitare de curent încorporată și protecție la scurtcircuit pentru sarcina de ieșire. În seria de regulatoare de putere medie și mare 78XX, această caracteristică este în general de tip foldback. Limitarea curentului de retragere este o condiție în care o suprasarcină de ieșire pur și simplu nu este răspunsă de curentul de ieșire din cauza unei limitări automate a curentului.

Ce este Foldback Current Limit

Reacția de retragere a unui circuit de limitare a curentului de retragere poate fi asistată în figura următoare, care demonstrează în mod clar modul în care curentul de ieșire minimizează în condiții de suprasarcină la de obicei mai puțin de 50% curentul de ieșire ideal. Principalul motiv pentru care se folosește limitarea curentului de foldback este că reduce semnificativ disiparea în regulator în situații de scurtcircuit.

Răspunsul limitativ al curentului de foldback poate fi înțeles din următoarea explicație:

Să presupunem că avem 7805 IC cu o intrare de 10 V și suferă un scurtcircuit între terminalele sale de ieșire. În această situație, sub un tip obișnuit de curent, limitarea puterii IC va continua să genereze un curent de 1 amp, oferind o disipare de 10 wați. Dar, cu un curent de foldback special, care limitează curentul de scurtcircuit poate fi limitat la aproximativ 400 mA, rezultând o disipare a dispozitivului de numai 4 wați.

Caracteristică de oprire termică

Majoritatea regulatoarelor de tensiune monolitice prezintă, de asemenea, un circuit încorporat de protecție termică. Această caracteristică ajută la reducerea curentului de ieșire în cazul în care dispozitivul trece printr-o situație de supraîncălzire.

Aceste tipuri de circuite integrate ale regulatorului de tensiune sunt, prin urmare, extrem de robuste și nu se deteriorează niciodată cu ușurință chiar și atunci când acestea sunt utilizate incorect. Acestea fiind spuse, o modalitate prin care acestea ar putea fi distruse este prin aplicarea unei tensiuni de alimentare de intrare ridicate decât intervalul specificat.

Veți găsi variații ale tensiunilor de intrare maxime tolerabile specificate de diferiți furnizori pentru aceste circuite integrate de tip standard identic, deși aparent 25 volți este domeniul minim oferit pentru orice dispozitiv de 5 volți (7805). Regulatoarele de tensiune mai mari pot gestiona cel puțin 30 de volți, în timp ce pentru soiurile de 20 și 24 de volți gama de intrare este de până la 40 de volți.

Pentru ca circuitul să funcționeze corect, tensiunea de intrare trebuie să fie mai mare cu 2,5 volți decât tensiunea de ieșire necesară, cu excepția regulatorului 7805 în care se presupune că tensiunea de intrare este cu doar mai mult de 2 V peste ieșirea necesară de 5 V, ceea ce înseamnă că ar trebui fi minim 7 V.

Curent de așteptare fără încărcare

Curentul de repaus sau consumul de curent inactiv al acestor circuite integrate fără nici o sarcină la ieșire poate fi între 1 și 5 mA, deși acest lucru poate fi de până la 10 mA în unele variante de putere foarte mari.

Reglare linie și încărcare

Reglarea liniei pentru toate circuitele IC ale regulatoarelor 78XX este mai mică de 1%. Adică, tensiunea de ieșire poate prezenta o variație mai mică de 1%, indiferent de variația tensiunii de intrare de la intervalul maxim și minim de tensiune de intrare.

Reglarea sarcinii este, de asemenea, mai mică de 1% pentru majoritatea acestor dispozitive. Această caracteristică asigură faptul că ieșirea va continua să furnizeze tensiunea constantă nominală de ieșire, indiferent de condițiile de încărcare a ieșirii.

Funcția de respingere a ondulației pentru majoritatea acestor circuite integrate de regulator este în apropiere de 60 dB, împreună cu un nivel de zgomot de ieșire care poate fi mai mic de 100 de microvolți.

Disiparea puterii

Când utilizați aceste circuite integrate cu regulator 78XX, trebuie să vă amintiți că aceste circuite integrate sunt evaluate pentru a gestiona doar o cantitate finită de disipare a puterii. Prin urmare, sub cea mai mare sarcină de ieșire, tensiunea de intrare nu trebuie să depășească niciodată câțiva volți mai mare decât limita maximă de intrare tolerabilă.

Disiparea maximă a puterii la temperatura camerei normale (25 grade Celsius) pentru gamele 78XX de putere redusă, medie și mare a dispozitivelor este de 0,7 wați, 1 watt și respectiv 2 wați.

Limita de mai sus ar putea fi îmbunătățită semnificativ la 1,7 wați, 5 wați și respectiv 15 wați dacă dispozitivele sunt montate pe un radiator substanțial mare. Puterea disipată în toate aceste dispozitive de reglare este proporțională cu diferența dintre tensiunile de intrare și ieșire, înmulțite cu curentul de ieșire.

Cum se aplică radiator la IC-uri 78XX

În această situație, când dispozitivul este încărcat complet la aproximativ 800 mA, disiparea de la dispozitiv poate ajunge până la 4 wați (0,8A x 5V = 4W).

Acest lucru pare a fi de două ori mai mare decât maximul permis de 2 wați PD pentru dispozitivul 7815. Acest lucru implică faptul că suplimentarul de 2 wați trebuie compensat printr-un radiator.

O gamă largă de radiatoare sunt, în general, disponibile pe piață, iar acestea sunt identificate cu un grad specific de grade / watt.

Această evaluare indică practic creșterea temperaturii cauzată de fiecare watt de putere disipat prin radiator. Acest lucru indică, de asemenea, că pentru radiator mai mare, gradele pe watt vor fi proporțional mai mici.

Cea mai mică dimensiune a radiatorului necesar pentru un dispozitiv de reglare 78xx ar putea fi determinată în felul următor.

Trebuie să aflăm în primul rând temperatura atmosferică nominală în care este utilizat dispozitivul. Cu excepția cazului în care este posibil ca dispozitivul să fie utilizat într-un mediu neobișnuit de cald, o cifră de aproximativ 30 de grade Celsius poate fi considerată o presupunere rezonabilă.

Evaluare sigură a temperaturii

Apoi, poate fi esențial să învățați temperatura maximă sigură pentru regulatorul 78XX specific IC. Pentru regulatoarele monolitice 78XX acest interval poate fi de 125 grade Celsius. Acestea fiind spuse, aceasta este de fapt temperatura de joncțiune și nu temperatura cazului pe care o poate rezista IC.

Temperatura maximă maximă admisă a cazului este de aproximativ 100 de grade Celsius. Prin urmare, devine important să nu permiteți creșterea temperaturii dispozitivului peste 70 de grade Celsius (100 - 30 = 70).

Deoarece o putere de 2 wați poate avea ca rezultat o creștere a temperaturii de maximum 70 de grade, un radiator cu o capacitate de disipare de 35 grade Celsius / watt sau mai puțin (70 de grade împărțit la 2 wați = 35 de grade C pe watt) suficient.

Practic, ar trebui utilizat un radiator relativ mai mare, deoarece transferul de căldură nu este niciodată foarte eficient în majoritatea cazurilor.

În plus, pentru a obține o stabilitate de lungă durată, trebuie să se asigure că dispozitivul funcționează în mod ideal la o anumită valoare sub intervalul maxim de temperatură admisibilă nominală.

Dacă este posibil, asigurați o marjă rezonabilă de +/- 20 de grade sau poate mai mult.

Când regulatorul IC este închis într-un recipient și acoperit departe de atmosfera liberă, poate provoca încălzirea aerului prins în recipient prin disiparea regulatorului. La rândul său, acest lucru poate determina celelalte părți sensibile de pe PCB să funcționeze în condiții mai calde. O astfel de situație ar putea necesita un radiator mai mare pentru regulatorul IC.

Circuite de aplicare

Un circuit tipic de aplicare a unei surse de alimentare care utilizează un regulator de tensiune monolit 78XX cu tensiune fixă ​​poate fi văzut mai jos.

În acest proiect, un IC 7815 este folosit ca regulator IC, care ne oferă aproximativ +15 volți la aproximativ 800 mA curent.

Transformatorul utilizat este evaluat cu 18 -0 - 18V pentru secundar cu un curent nominal de 1 amp.

Este conectat la un redresor cu undă completă push-pull care asigură o tensiune descărcată de aproximativ 27 V DC după ce a fost filtrată prin C1.

Condensatoarele C2 și C3 funcționează precum condensatoarele de decuplare de intrare și ieșire care ar trebui să fie atașate relativ mai aproape de corpul CI. Când sarcina de ieșire este plină, veți vedea tensiunea de intrare aplicată la IC1 atingând un nivel de la 19 la 20 de volți, permițând o diferență de aproximativ 5 volți între intrarea / ieșirea regulatorului.

Cum se realizează un circuit dual de alimentare

Deoarece regulatoarele monolitice 78XX de tensiune fixă ​​pot fi achiziționate atât în ​​variante negative, cât și în variante pozitive, ele par perfecte pentru implementare surse de alimentare duble echilibrate .

Când, de exemplu, este necesară o alimentare reglementată pentru operarea unui circuit amplificator op cu surse pozitive și negative de 12 volți la 100 mA, ar putea fi aplicat proiectul prezentat în figura următoare.

În acest exemplu, T1 este un transformator de 15-0-15 volți nominal cu curent secundar nominal de 200 mA sau mai mult. Puteți găsi câteva redresoare cu undă completă push-pull D2 și D3 care vă oferă o ieșire pozitivă.

D1 împreună cu D4 oferă o ieșire negativă. Alimentarea pozitivă este filtrată de C1 în timp ce linia negativă este curățată și filtrată de C2.

IC1 vă oferă o ieșire de alimentare pozitivă reglementată, în timp ce IC2 funcționează ca un regulator de alimentare negativ. C3 la C6 sunt poziționate ca condensatoare de decuplare pentru a spori eficiența de ieșire în termeni de răspuns mai bun la vârfuri, zgomot și tranzitorii.

Tensiune de ieșire mai mare utilizând circuitul regulatorului de serie

Configurația prezentată mai sus ar putea fi utilizată și pentru obținerea valorilor de tensiune combinate ale celor două regulatoare. Adică, dacă 79L12 este înlocuit cu regulatorul 78L12 va permite ieșirea să fie de 24V.

Într-o astfel de configurație, linia 0V poate fi ignorată, iar ieșirea + 24V poate fi accesată direct pe liniile pozitive și negative ale ieșirii.

Tensiune de ieșire mai mare utilizând circuitul diodelor din serie

De fapt, este foarte ușor să obțineți o mică creștere a tensiunii la ieșire utilizând o diodă redresoare între pinul de masă al IC și linia de masă.

Această abordare permite utilizatorului să acceseze un nivel de tensiune puțin mai ridicat, care nu poate fi obținut direct de la niciun dispozitiv de reglare gata pregătit.

Tehnica exactă de conectare a acestei configurații poate fi identificată în următoarea imagine.

În acest exemplu, am estimat că tensiunea de ieșire necesară este de aproximativ 6V și am implementat același lucru printr-un regulator IC de 5 volți prin creșterea ieșirii cu 1 volt.

După cum se poate observa, această înălțime de 1 V este realizată efectiv prin simpla încorporare a unor diode redresoare în serie cu cablul comun al regulatorului.

Redresoarele sunt cablate pentru a vă asigura că sunt polarizate înainte prin curentul de repaus utilizat de regulator și care se deplasează prin terminalul GND comun al dispozitivului.

Diodele atașate se comportă ca niște diode zener de joasă tensiune, în care fiecare diodă scade în jur de 0,5 până la 0,6 volți, permițând o tensiune zener combinată de aproximativ 1 până la 1,2 volți.

Obiectivul proiectului este de a ridica terminalul comun al regulatorului cu 1 volți peste potențialul de alimentare la sol. Aici regulatorul 7805 IC stabilizează de fapt ieșirea nominală la 5 V deasupra liniei de sol, prin urmare, ridicând terminalul de masă cu aproximativ 1 V, ieșirea este ridicată de aceeași magnitudine, determinând și ieșirea să fie reglată la aproximativ Nivel 6 V. Această procedură funcționează extrem de bine cu toate cele trei circuite integrate ale regulatorului de tensiune 78XX.

Rezistor de polarizare pentru diode

Cu toate acestea, în unele cazuri, poate fi necesar să atașați un rezistor extern pe GND și pinul de ieșire al CI pentru a ajuta un pic suplimentar de curent la diode, astfel încât acestea să poată conduce în mod optim pentru rezultatele dorite.

Deoarece fiecare diodă redresoare va facilita o cădere directă de aproximativ 0,65 V aproximativ, prin calcularea mai multor astfel de diode în serie, putem atinge un nivel proporțional mai ridicat de tensiune amplificată pe ieșirea IC.

Cu toate acestea, pentru ca acest lucru să se întâmple, nivelul de intrare trebuie să fie mai mare cu cel puțin 3V decât nivelul de ieșire estimat final. Diodele de siliciu precum 1N4148 vor funcționa destul de frumos pentru aplicație.

Alternativ, în cazul în care diodele arată greoaie, ar putea fi utilizată și o diodă zener echivalentă pentru a obține același efect, așa cum se arată în exemplul următor.

Acestea fiind spuse, vă rugăm să vă asigurați că procedura este implementată pentru a obține cu cel mult 3 V mai mare decât valoarea reală a dispozitivului. Dincolo de acest nivel, stabilizarea producției poate fi afectată.

Creșterea capacității curente

O altă mare modificare a unui regulator 78XX ar putea fi implementată pentru a obține un curent de ieșire crescut mai mare decât valoarea maximă a dispozitivului.

O metodă de a face acest lucru este prezentată mai jos.

Raportul de configurație indicat R1 și R2 asigură faptul că pentru fiecare curent de miliamperi care trece prin R1, D1 și regulator, un pic de curent mai mare de 4 mA este deplasat prin Tr1 și R2.

Ca rezultat, atunci când 1 amp complet este utilizat prin IC1, avem un curent de peste 4 amperi care trece prin Tr1. Această situație permite circuitului să furnizeze un curent de ieșire optim care este puțin mai mare de 5 amperi.

Chiar și în condiții de suprasarcină, curenții prin Tr1 și IC1 continuă să aibă un raport ceva mai mare decât 4: 1, prin urmare, caracteristica limitativă actuală a IC continuă să funcționeze fără probleme.

Circuitele de această formă s-au dovedit a fi inutile în zilele noastre din cauza disponibilității dispozitive de reglare a puterii mai mari cum ar fi 78H05, 781-112 etc., care au un curent maxim de 5 amperi și permit utilizatorului să le configureze exact cu aceeași ușurință ca omologii cu curent inferior.