Что такое регулятор напряжения LM7805

Что такое регулятор напряжения LM7805? Как и большинство других регуляторов на рынке, это трехконтактная ИС; (1)- это входной контакт предназначен для приема входящего постоянного напряжения, (2)- контакт (Ground) служит для заземления регулятора и (3) — это выходной контакт, который подает положительные +5 вольт.

Содержание

Линейный стабилизатор [ править | править код ]

Линейный стабилизатор напряжения представляет собой делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя. Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя: сопротивление постоянно поддерживается таким, чтобы напряжение на выходе стабилизатора находилось в установленных пределах.

При большом отношении величин входного/выходного напряжений линейный стабилизатор имеет низкий КПД, так как большая часть входной мощности рассеивается в виде тепла на регулирующем элементе, мощность потерь в последовательном стабилизаторе P L > :

Поэтому регулирующий элемент в стабилизаторах такого типа и повышенной мощности должен рассеивать значительную мощность, то есть должен быть установлен на радиатор нужной площади.

Преимущество линейного стабилизатора — простота, отсутствие помех и небольшое количество используемых электронных компонентов.

В зависимости от включения элемента с изменяемым сопротивлением линейные стабилизаторы классифицируются на два типа:

Последовательный: регулирующий элемент включен последовательно с нагрузкой.
Параллельный: регулирующий элемент включен параллельно нагрузке.

В зависимости от способа стабилизации:

Параметрический: в таком стабилизаторе используется участок ВАХ прибора, где дифференциальное сопротивление прибора мало в широком диапазоне изменения токов, протекающих через прибор.
Компенсационный: имеет обратную связь. В нём напряжение на выходе стабилизатора сравнивается с эталонным, из разницы между ними формируется управляющий сигнал для регулирующего элемента.

Параллельный параметрический стабилизатор на полупроводниковом стабилитроне [ править | править код ]

Для снижения нестабильности выходного напряжения, вызванной изменениями входного напряжения, вместо резистора R V > включают двухполюсник с высоком дифференциальным сопротивлением на участке ВАХ в диапазоне рабочих токов, работающий как источника тока. Однако эта мера не уменьшает нестабильность выходного напряжения, вызванную изменением сопротивления нагрузки.

Читайте так же:

Инфракрасные лампы для обогрева помещений с регулировкой температуры

Последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе [ править | править код ]

Фактически схема представляет собой рассмотренный выше параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне, подключённый ко входу эмиттерного повторителя. В нём нет контура авторегулирования, обеспечивающего практически полную компенсацию изменений выходного напряжения и изменений выходного тока.

Последовательный компенсационный стабилизатор с контуром авторегулирования [ править | править код ]

В таких стабилизаторах выходное напряжение сравнивается с опорным напряжением, разность этих напряжений усиливается усилителем сигнала рассогласования, выход усилителя сигнала рассогласования управляет регулирующим элементом.

В этой схеме имеется контур авторегулирования, — петля отрицательной обратной связи. Если выходное напряжение меньше заданного, то через обратную связь регулирующий транзистор открывается больше, если выходное напряжения больше заданного, — то наоборот.

В этом стабилизаторе ОУ включён по схеме неинвертирующего усилителя (с эмиттерным повторителем, для увеличения выходного тока). Соотношение сопротивлений резисторов в цепи обратной связи задают его коэффициент усиления, определяющий во сколько раз выходное напряжение будет выше входного (то есть опорного, поданного на неинвертирующий вход ОУ). Поскольку коэффициент усиления неинвертирующего усилителя всегда больше единицы, величина опорного напряжения U z > (напряжение стабилизации стабилитрона) должна быть выбрана меньше, чем U o u t > , либо опорное напряжение снимают с резистивного делителя, подключённого к стабилитрону.

Нестабильность выходного напряжения такого стабилизатора практически полностью определяется нестабильностью опорного напряжения, так как за счёт большого коэффициента усиления современных ОУ, достигающих 10 5 …10 6 , остальные источники нестабильности выходного напряжения оказываются скомпенсированными.

Параметры такого стабилизатора оказались подходящими для многих практических нужд. Поэтому уже почти полвека выпускаются, и на сегодня имеют широчайшее применение, такие стабилизаторы в интегральном исполнении: КР142ЕН5А, 7805 и мн. др.

Импульсный стабилизатор [ править | править код ]

В импульсном стабилизаторе напряжение от нестабилизированного внешнего источника подаётся на накопитель энергии (обычно конденсатор или дроссель) короткими импульсами формируемыми посредством электронного ключа. Во время замкнутого состояния ключа в накопителе запасается энергия, которая затем передается в нагрузку. Применение в качестве накопительного элемента дросселя позволяет изменять выходное напряжение стабилизатора относительно входного без использования трансформаторов: увеличивать, снижать или инвертировать. Стабилизация осуществляется должным управлением длительностью импульсов и пауз между ними с помощью широтно-импульсной модуляции, частотно-импульсной модуляции или их комбинации.

Читайте так же:

Сенсорная регулировка яркости светодиодов

Импульсный стабилизатор по сравнению с линейным обладает значительно более высоким КПД, так как регулирующий элемент работает в ключевом режиме. Недостатки импульсного стабилизатора — импульсные помехи в выходном напряжении и относительная сложность.

В отличие от линейного стабилизатора, импульсный стабилизатор может преобразовывать входное напряжение произвольным образом, зависящим от схемы стабилизатора и режима управления его ключами:

Понижающий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение всегда ниже входного и имеет ту же полярность.
Повышающий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение всегда выше входного и имеет ту же полярность.
Повышающе-понижающий стабилизатор: выходное напряжение в зависимости от режима управления ключами может быть как выше, так и ниже входного и имеет ту же полярность. Такой стабилизатор применяется в случаях, когда входное напряжение может отличаться от выходного напряжения в любую сторону.
Инвертирующий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение имеет обратную полярность относительно входного, абсолютное значение входного напряжения может быть любым.
Универсальный — выполняющий все функции из перечисленных.

DataSheet

Описание

LM217, LM317 — монолитные интегральные схемы в корпусах TO-220, TO-220FP и D²PAK , предназначенные для использования в качестве стабилизаторов напряжения. Могут поддерживать ток в нагрузке более 1.5 А и регулируемое напряжение в диапазоне от 1.2 В до 37 В. Номинальное выходное напряжение выбирается с помощью резистивного делителя, что делает использование устройства очень простым. Отечественным аналогом является микросхема КР142ЕН12А.

Свойства

Выходное напряжение от 1.2 В до 37 В
Выходной ток 1.5 А
0.1 % отклонение регулировки в линии и нагрузке
Изменяемое управление для высоких напряжений
Полный набор защиты: ограничение тока; отключение при перегреве; контроль качества SOA

Маркировка

TO-220	TO-220	D²PAK	TO-220FP
LM217T	LM217T-DG	LM217D2T-TR
LM317T	LM317T-DG	LM317D2T-TR	LM317P
LM317BT

Читайте так же:

Регулировка навесов навесных шкафов

Расположение выводов

Рис. 1 Вид сверху

Купить LM317 можно здесь.

Максимальные значения

Абсолютные максимальные значения

Обозначение	Параметр		Значение	Ед. изм.
V_I — V_O	Входное напряжение		40	В
I_O	Выходной ток		Внутренне ограничен	А
T_OP	Рабочая температура p-n перехода для:	LM217	от — 25 до 150	°C
		LM317	0 до 125
		LM317B	от -40 до 125
P_D	Рассеиваемая мощность		Внутренне ограничена	Вт
T_STG	Температура хранения		от — 65 до 150	°C

Тепловые характеристики

Обозначение	Параметр	D²PAK	TO-220	TO-220FP	Ед. изм.
R_thJC	Тепловое сопротивление кристалл-корпус	3	5	5	°C/Вт
R_thJA	Тепловое сопротивление кристалл-среда	62.5	50	60	°C/Вт

Схема

Рис. 2 Внутренняя схема

Электрические характеристики

Электрические характеристики LM217

V_I — V_O = 5 В, I_O = 500 мА, I_MAX = 1.5 A и P_MAX = 20 Вт, T_J = от — 55 до 150 °C, если не указано иное.

1. C_ADJ подключается между выводом управления и землей.

Электрические характеристики LM317

V_I — V_O = 5 В, I_O = 500 мА, I_MAX = 1.5 A и P_MAX = 20 Вт, T_J = от 0 до 150 °C, если не указано иное.

1. C_ADJ подключается между выводом управления и землей.

Электрические характеристики LM317B

V_I — V_O = 5 В, I_O = 500 мА, I_MAX = 1.5 A и P_MAX = 20 Вт, T_J = от -40 до 150 °C, если не указано иное.

1. C_ADJ подключается между выводом управления и землей.

Типовые характеристики

Рис. 3 Выходной ток от входного-выходного дифференциального напряжения Рис. 4 Падение напряжения от температуры p-n перехода Рис. 5 Опорное напряжение от температуры p-n перехода

Рис. 6 Упрощенная схема управляемого стабилизатора

Применение

Стабилизаторы серии LM217, LM317 поддерживают опорное напряжение 1.25 В между выходом и регулировочным выводом. Оно используется поддержания постоянного тока через делитель напряжения (см. Рис. 6), что дает выходное напряжение V_O рассчитываемое по формуле:

Регуляторы были разработаны для того, чтобы уменьшить ток I_ADJ и поддерживать его постоянным в линии при изменении нагрузки. Как правило, отклонением I_ADJ × R₂ можно пренебречь. Чтобы обеспечить выше описанные требования, стабилизатор возвращает ток покоя на выходной вывод для поддержания минимального нагрузочного тока. Если нагрузка недостаточна, то выходное напряжение будет расти. Поскольку LM217, LM317 стабилизаторы с незаземленным «плавающим» выходом и видят только разность между входным и выходным напряжением, для источников с очень высоким напряжением относительно земли, можно стабилизировать напряжение так долго, пока не будет превышена максимальная разность между входным и выходным напряжением. Кроме того, можно легко собрать программируемый стабилизатор. При подключении постоянного резистора между выходом и регулировкой, устройство может быть использовано в качестве прецизионного стабилизатора тока. Характеристики могут быть улучшены добавлением емкостей, как описано ниже:

На вход байпаса конденсатор 1 мкФ.
На вывод управления конденсатор 10 мкФ, чтобы улучшить подавление пульсаций на 15 dB (C_ADJ ).
Танталовый электролитический конденсатор на выходе, чтобы улучшить переходную характеристику. Помимо конденсаторов можно добавить защитные диоды, как показано на рис. 7. D1 используется для защиты стабилизатора от короткого замыкания на входе, D2 для защиты от короткого замыкания на выходе и разряда емкости.

Читайте так же:

Как синхронизировать время в домен

Рис. 8 Стабилизатор на 15 В с плавным включением Рис. 9 Стабилизатор тока

Рис. 10 Стабилизатор на 5 В с электронным выключением Рис. 11 Стабилизатор с цифровой регулировкой напряжения

R₂ соответствует максимальному значению выходного напряжения

Рис. 12 Зарядка для батареи 12 В

R_S устанавливает выходное сопротивление зарядки, рассчитываемое по формуле Z_O = R_S (1 + R₂/R₁). Применение R_S дает возможность снизить уровень заряда при полностью заряженной батарее.