3 Регулатори фиксног напона на стезаљкама - радни и апликативни кругови

Популарни фиксни регулатори са 3 терминала који су данас доступни су у облику ИЦ 7805, ИЦ 7809, ИЦ 7812, ИЦ 7815 и ИЦ 7824, који одговарају излазима фиксног напона од 5 В, 9 В, 12 В, 15 В и 24 В .

Они се називају фиксним регулатори напона с обзиром да су ове ИЦ-ови способни да производе изврсно стабилизоване фиксне једносмерне излазне напоне као одговор на много већи нерегулисани улазни напон једносмерне струје.

Ови врхунски монолитни регулатори напона данас се могу врло јефтино купити, што је обично јефтиније и мање компликовано за рад у поређењу са грађевинским круг дискретног регулатора еквиваленти.

Ови 3-терминални регулатори су невероватно једноставни за повезивање, као што се може видети на доњем дијаграму кола који показује стандардну методу помоћу које су ове ИЦ-ове примењене.

Три терминала ИЦ су из очигледних разлога означена именима улаз, заједнички и излаз .

Позитивно и негативно напајање једноставно су повезане преко улазног и заједничког терминала ИЦ, док се регулирани стабилизовани напон добија преко излаза и заједничких терминала.

Опционално тражени једини дискретни спољни део су кондензатор на улазном и излазном каблу ИЦ. Ови кондензатори су неопходни за побољшање нивоа излазне регулације уређаја и за побољшање прелазног одзива. Вредности микрофарада ових кондензатора углавном нису критичне и стога су обично између 100 нф, 220 нф или 330 нф.

Типови регулатора серије 78КСКС

Тхе најпопуларније и широко коришћене врсте фиксног напона , монолитни регулатори напона су позитивни регулатори серије 78КСКС и негативни регулатори серије 79КСКС.

Налазе се са 3 спецификације излазне струје. Они вам пружају 9 позитивних типова и девет 9 негативних типова варијанти, као што је откривено на доњем графикону.

Ове ИЦ серије 78КСКС долазе са додатним номиналним напоном у позитивном и негативном облику. Стандардни опсези за ове регулаторе 78КСКС су 8 В, 9 В, 10 В, 18 В, 20 В и 24 В, што одговара ИЦ 7808, 7809, 7810, 7818, 7820, 7824 ИЦ.

Многи од ових уређаја носе суфиксне знакове или бројке са отиснутим бројем, у зависности од произвођача или типа марке.

Међутим, сви су они у основи исти са идентичном оценом. Неколико делова неће заправо промовисати ове ИЦ-ове према типу броја, већ само указати на њихов поларитет, напон и тренутне спецификације, а повремено и позивајући се на њихов стил паковања.

Главне карактеристике

Ове ИЦ имају уграђену ограничење струје и заштиту од кратког споја за излазно оптерећење. У серији регулатора средње и велике снаге 78КСКС ова карактеристика је углавном преклопног типа. Ограничавање преклопне струје је стање у којем излазно преоптерећење на излазно преоптерећење једноставно не реагује због аутоматског ограничавања струје.

Шта је то ограничење тренутне брзине

Реакција преклопа круга ограничавања струје преклопа може се посматрати на следећој слици, што јасно показује како се излазна струја у условима преоптерећења минимизира на обично мање од 50% идеалне излазне струје. Примарни разлог за примену ограничења струје са преклопом је тај што значајно смањује расипање унутар регулатора у ситуацијама кратког споја.

Одговор ограничавања струје преклопа може се разумети из следећег објашњења:

Претпоставимо да имамо 7805 ИЦ са улазом од 10 В и он пролази кроз кратки спој преко својих излазних терминала. У овој ситуацији, под уобичајеном врстом струје која ограничава излаз ИЦ, и даље ће се стварати струја од 1 ампера дајући расипање од 10 вати. Али са специјалном преклопном струјом која ограничава струју кратког споја може се ограничити на око 400 мА, што резултира расипањем у уређају од само 4 вата.

Функција термичког искључења

Већина монолитних регулатора напона такође има уграђени склоп заштите од термичког искључивања. Ова функција помаже у смањењу излазне струје у случају да уређај прође кроз ситуацију прегревања.

Резултат тога је да су ове врсте ИЦ регулатора напона изузетно робусне и никада се не могу лако оштетити чак и када се користе неправилно. Међутим, један од начина на који би могли бити уништени је применом високог улазног напона напајања од наведеног опсега.

Наћи ћете варијације у максимално подношљивим улазним напонима које су специфицирали различити добављачи за ове ИЦ-е идентичног стандардног типа, иако је 25 волти очигледно најмањи понуђени домет за било који 5-волтни уређај (7805). Већи регулатори напона могу да поднесу минимално 30 волти, док је за сорте од 20 и 24 волта опсег улаза до 40 волти.

Да би коло правилно функционисало, улазни напон мора бити већи за 2,5 волта од потребног излазног напона, са изузетком регулатора 7805 где је улазни напон требао бити нешто више од 2 В изнад потребних 5 В излаза, што значи да би требало бити минимално 7 В.

Струја у стању приправности без оптерећења

Потрошња мировања или потрошња струје празног хода ових ИЦ-а без икаквог оптерећења на излазу може бити између 1 и 5 мА, мада то може бити и до 10 мА у неким варијантама врло велике снаге.

Регулација водова и оптерећења

Регулација линије за све ИЦ-ове регулатора 78КСКС мања је од 1%. Значи, излазни напон може показивати варијације мање од 1%, без обзира на варијације улазног напона у опсегу максималног и минималног улазног напона.

Регулација оптерећења је такође обично нижа од 1% за већину ових уређаја. Ова карактеристика осигурава да ће излаз и даље пружати номинални константни излазни напон без обзира на услове излазног оптерећења.

Карактеристика одбијања таласа за већину ових ИЦ регулатора је око 60 дБ, заједно са излазним нивоом буке који може бити нижи од 100 микроволта.

Расипање снаге

Када користите ове ИЦ-ове 78КСКС регулатора, морате имати на уму да су ове ИЦ-ови предвиђени да поднесу само коначну количину расипања снаге. Дакле, при највећем излазном оптерећењу улазни напон никада не сме бити већи од неколико волти већи од максимално подношљиве улазне границе.

Максимално расипање снаге при нормалној собној температури (25 степени Целзијуса) за уређаје мале, средње и велике снаге 78КСКС износи 0,7 вати, 1 вата и 2 вата.

Горње ограничење могло би се значајно побољшати на 1,7 вата, 5 вата и 15 вата, респективно ако су уређаји постављени на знатно велики хладњак. Снага која се расипа у свим овим регулаторним уређајима пропорционална је разлици између улазног и излазног напона, помножене са излазном струјом.

Како применити хладњак на ИЦ 78КСКС

У овој ситуацији када је уређај потпуно напуњен на око 800 мА, расипање са уређаја може бити чак 4 вата (0,8А к 5В = 4В).

Чини се да је ово два пута више од максимално дозвољених ПД од 2 вата за уређај 7815. То подразумева да се додатних 2 вата морају надокнадити хладњаком.

Широк избор хладњака је генерално доступан на тржишту и они се идентификују са оценом одређеног степена / вати.

Ова оцена у основи указује на пораст температуре који је узрокован за сваки појединачни ват снаге која се расипа преко хладњака. Ово такође указује на то да ће се за већи хладњак степени по вату сразмерно смањити.

Најмања величина хладњака неопходна за регулатор 78кк могла би се утврдити на следећи начин.

Морамо првенствено да утврдимо номиналну атмосферску температуру на којој се уређај користи. Осим ако је вероватно да ће се уређај користити у необично топлом окружењу, цифра од око 30 степени Целзијуса може се сматрати разумном претпоставком.

Оцена безбедне температуре

Даље, можда ће бити неопходно научити максималну безбедну температуру за одређени ИЦ-регулатор 78КСКС. За монолитне регулаторе 78КСКС овај опсег може бити на 125 степени Целзијуса. Рекавши то, ово је заправо температура споја, а не температура кућишта коју ИЦ може поднети.

Апсолутна максимална дозвољена температура случаја је око 100 степени Целзијусових. Због тога постаје важно не дозволити да температура уређаја порасте изнад 70 степени Целзијуса (100 - 30 = 70).

Будући да снага од 2 вата може довести до пораста температуре од максимално 70 степени, хладњак оцењен да се расипа од 35 степени Целзијуса / вати или мање (70 степени подељено са 2 вата = 35 степени Ц по вату) биће добар довољно.

Практично, требало би користити релативно већи хладњак, јер пренос топлоте у већини случајева никада није врло ефикасан.

Даље, да би се постигла дуготрајна стабилност, мора се осигурати да уређај идеално ради на нешто испод номинално дозвољене максималне дозвољене температуре.

Ако је икако могуће, осигурајте разумну маргину +/- 20 степени или можда више.

Када је ИЦ регулатора затворен унутар контејнера и покривен даље од слободне атмосфере, дисипација регулатора може проузроковати загревање заробљеног ваздуха у контејнеру. То би заузврат могло проузроковати рад осталих осетљивих делова на ПЦБ-у под топлијим условима. Таква ситуација може захтевати већи хладњак за ИЦ регулатор.

Крогови за примену

Типично апликационо коло напајања помоћу фиксног напона 78КСКС монолитног регулатора напона може се видети доле.

У овом дизајну користи се 7815 ИЦ као регулатор ИЦ који нам даје око +15 волти при приближно 800 мА струје.

Коришћени трансформатор је назначен са 18 -0 - 18В за секундарни са номиналном струјом од 1 ампера.

Повезан је са пуним таласним исправљачем који даје неоптерећени напон од око 27 В једносмерне струје након филтрирања кроз Ц1.

Кондензатори Ц2 и Ц3 раде попут улазних и излазних одвојних кондензатора који би требало да буду причвршћени релативно ближе телу ИЦ. Када је излазно оптерећење пуно, видећете да примењени улазни напон на ИЦ1 достиже ниво од 19 до 20 волти, омогућавајући приближно 5 волти разлике на улазу / излазу регулатора.

Како направити двоструки круг напајања

Пошто се монолитни регулатори са фиксним напоном 78КСКС могу купити у негативној и позитивној варијанти, они изгледају савршени за примену двоструко уравнотежена напајања .

Када је, на пример, потребно регулисано напајање за рад система оп амп круг заснован са позитивним и негативним напајањем од 12 волти на 100 мА, могао би се применити дизајн приказан на следећој слици.

У овом примеру, Т1 је трансформатор од 15-0-15 волти номиналне снаге секундарне струје од 200 мА или више. Можете пронаћи неколико двосмерних исправљача пуног таласа Д2 и Д3 који вам дају позитиван излаз.

Д1 заједно са Д4 дају негативан излаз. Позитивни довод филтрира Ц1, док негативни вод чисти и филтрира Ц2.

ИЦ1 вам даје регулисани излаз позитивног напајања, док ИЦ2 ради као негативни регулатор напајања. Ц3 до Ц6 су позиционирани попут одвајајућих кондензатора за побољшање излазне ефикасности у смислу бољег одзива на шиљке, буку и привремене појаве.

Виши излазни напон користећи серијски регулаторни круг

Конфигурација приказана горе такође се може користити за добијање комбинованих вредности напона два регулатора. Што значи, ако се 79Л12 замени регулатором 78Л12, излаз ће бити 24В.

У таквој конфигурацији, линија 0В се може занемарити, а излазу + 24В може се приступити директно преко позитивних и негативних линија излаза.

Виши излазни напон користећи серијски диодни круг

Заправо је врло лако постићи мало појачање напона на излазу помоћу неке исправљачке диоде између уземљења пин-а ИЦ и уземљења.

Овај приступ омогућава кориснику да приступи мало вишем напону који можда неће добити директно било који готов регулатор.

Тачна техника повезивања ове конфигурације може се видети на следећој слици.

У овом примеру процијенили смо да је потребан излазни напон приближно 6В, а исти смо имплементирали преко ИЦ од 5 волта појачавањем излаза за 1 волт.

Као што се може видети, ово повишење од 1 В се ефективно постиже једноставним уградњом неколико серијских исправљачких диода са заједничким каблом регулатора.

Исправљачи су ожичени како би били сигурни да су унапред пристрасни кроз струју мировања коју користи регулатор и која се креће преко заједничког ГНД терминала уређаја.

Као резултат, причвршћене диоде се понашају помало попут нисконапонских зенер диода, при чему свака диода пада око 0,5 до 0,6 волта, што омогућава комбиновани зенер напон од око 1 до 1,2 волта.

Циљ дизајна је да се заједнички прикључак регулатора подигне за 1 волт преко потенцијала за опскрбу земљом. Овде регулатор 7805 ИЦ заправо стабилизује називни излаз на 5 В изнад линије земље, па се, подизањем стезаљке уземљења за око 1 В, излаз такође подиже за исту величину, што доводи до тога да се излаз такође регулише на приближно 6 В ниво. Овај поступак изузетно добро функционише са сва три ИЦ-а на терминалу 78КСКС напона.

Отпорник за одступање за диоде

Међутим, у неким случајевима ћете можда морати спојити спољни отпорник преко ГНД-а и излазног пина ИЦ-а да помогне дио додатног бита струје диодама, тако да могу оптимално да се понашају за предвиђене резултате.

Будући да ће свака исправљачка диода олакшати пад од приближно 0,65 В унапред, израчунавањем више таквих диода у серији можемо постићи сразмерно већи ниво појачаног напона на излазу ИЦ.

Међутим, да би се то догодило улазни ниво мора бити већи за најмање 3В од коначног процењеног излазног нивоа. Силицијумске диоде попут 1Н4148 ће сасвим добро радити за ову апликацију.

Ако диоде изгледају гломазно, једна еквивалентна зенер диода такође може да се користи за постизање истог ефекта, као што је приказано у следећем примеру.

Након тога, уверите се да је примењена процедура за постизање највише 3 В од стварне оцене уређаја. Изнад овог нивоа може утицати стабилизација излаза.

Повећавање тренутног капацитета

Још једна велика модификација регулатора 78КСКС могла би се применити за постизање повећане излазне струје веће од максималне оцене уређаја.

Један од начина за то је приказан у наставку.

Означени однос конфигурације Р1 и Р2 осигурава да се за сваки ток милиампера који пролази кроз Р1, Д1 и регулатор, мало струје веће од 4 мА помера преко Тр1 и Р2.

Као резултат, када се пуни 1 амп користи преко ИЦ1, имамо струју већу од 4 ампера која пролази кроз Тр1. Ова ситуација омогућава кругу да испоручује оптималну излазну струју која је мало већа од 5 ампера.

Чак и у условима преоптерећења, струје кроз Тр1 и ИЦ1 и даље имају однос нешто већи од 4: 1, стога тренутна гранична карактеристика ИЦ наставља да ради без проблема.

Струјни кругови овог облика данас су се показали непотребним због доступности уређаји за регулацију веће снаге попут 78Х05, 781-112 итд. који долазе са максималном номиналном струјом од 5 ампера и омогућавају кориснику да их конфигурише тачно са истом лакоћом као и колеге ниже струје.