3 terminala fasta spänningsregulatorer - arbets- och applikationskretsar

Prova Vårt Instrument För Att Eliminera Problem





De populära 3 terminala fasta regulatorerna som finns idag finns i form av IC 7805, IC 7809, IC 7812, IC 7815 och IC 7824, vilket motsvarar fasta spänningsutgångar på 5 V, 9 V, 12 V, 15 V och 24 V .

Dessa kallas fasta spänningsregulatorer eftersom dessa IC kan producera utmärkta stabiliserade fasta DC-utspänningar som svar på en mycket högre oreglerad DC-ingångsspänning.



Dessa avancerade monolitiska spänningsregulatorer kan köpas mycket billigt nuförtiden, vilket normalt är billigare och mindre komplicerat att arbeta med, jämfört med att bygga diskret regulatorkrets motsvarigheter.

Dessa 3-terminalregulatorer är otroligt lätta att ansluta, vilket kan ses i kretsschemat nedan som visar standardmetoden med vilken dessa IC: er implementeras.



IC: s tre terminaler är av uppenbara skäl betecknade med namnen input, common och output .

Försörjningens positiva och negativa är helt enkelt anslutna över ingången respektive gemensamma terminaler på IC, medan den reglerade stabiliserade spänningen erhålls över utgången och gemensamma terminaler.

Den enda diskreta externa delen som eventuellt krävs är en kondensator på ingången och utgångsledningarna på IC. Dessa kondensatorer är nödvändiga för att förbättra nivån på utgångsreglering av enheten och för att förbättra det övergående svaret. Mikrofaradvärdena för dessa kondensatorer är vanligtvis inte kritiska och är därför normalt mellan 100 nf, 220 nf eller 330 nf.

Typer av regulatorer i 78XX-serien

De populäraste och mest använda typerna av fast spänning , monolitiska spänningsregulatorer är 78XX-seriens positiva regulatorer och 79XX-seriens negativa regulatorer.

Dessa finns med tre specifikationer för utgångsström. De ger dig 9 positiva typer och nio 9 negativa typer av varianter, vilket framgår av diagrammet nedan.

Dessa 78XX-serier av IC: er kommer med ytterligare spänningsvärden både i positiva och negativa former. Standardområdena för dessa 78XX-regulatorer är 8 V, 9 V, 10 V, 18 V, 20 V och 24 V, vilket motsvarar IC 7808, 7809, 7810, 7818, 7820, 7824 IC.

Många av dessa enheter har suffixstecken eller siffror med sitt utskrivna nummer, beroende på tillverkare eller märketyp.

Men alla är i huvudsak desamma med identiskt betyg. Flera delavtal kommer faktiskt inte att marknadsföra dessa IC efter typnummer, utan bara påpeka deras polaritet, spänning och strömspecifikationer, och ibland med hänvisning till deras paketstil.

Huvuddrag

Dessa IC har inbyggd strömbegränsning och kortslutningsskydd för uteffekten. I 78XX-serien av regulatorer med medelhög och hög effekt är denna funktion i allmänhet av foldback-typen. Återkopplingsströmbegränsning är ett tillstånd där en utgångsöverbelastning helt enkelt inte svaras av utströmmen på grund av en automatisk strömbegränsning.

Vad är Foldback Current Limit

Återkopplingsreaktionen hos en begränsningsströmbegränsningskrets kan ses i följande figur, som tydligt visar hur utströmmen minimeras under överbelastningsförhållanden till typiskt mindre än 50% den idealiska utströmmen. Den främsta anledningen till att använda begränsningsströmbegränsning är att den avsevärt minskar avledningen inom regulatorn under kortslutningssituationer.

Återkopplingsströmbegränsande svar kan förstås från följande förklaring:

Anta att vi har 7805 IC med en 10 V-ingång och den genomgår en kortslutning över dess utgångar. I denna situation under normal typ av ström som begränsar IC-utgången kommer att fortsätta att generera 1 amp ström vilket ger en avledning på 10 watt. Men med en speciell nedströmsström som begränsar kortslutningsströmmen kan det begränsas till cirka 400 mA, vilket resulterar i en avledning i endast 4 watt.

Termisk avstängningsfunktion

Majoriteten av monolitiska spänningsregulatorer har också en inbyggd termisk avstängningskrets. Denna funktion hjälper till att minska utströmmen i händelse av att enheten går igenom en överhettningssituation.

Dessa typer av IC-spänningsregulatorer är som följd extremt robusta och skadas aldrig lätt även när dessa används felaktigt. Som sagt är ett sätt genom vilket de kan förstöras genom applicering av en hög ingångsspänning än det angivna området.

Du hittar variationer i de maximalt tillåtna ingångsspänningarna som specificeras av olika leverantörer för dessa IC-apparater av samma standardtyp, även om 25 volt uppenbarligen är det minsta erbjudna intervallet för alla 5 volt-enheter (7805). Större spänningsregulatorer kan hantera minst 30 volt, medan för 20 och 24 voltsorter är ingångsområdet upp till 40 volt.

För att kretsen ska fungera korrekt måste ingångsspänningen vara högre med 2,5 volt än den erforderliga utgångsspänningen, med undantag för 7805-regulatorn där ingångsspänningen ska vara mer än 2 V över den 5 V-utgång som krävs, vilket betyder att den ska vara minst 7 V.

Standby-ström utan belastning

Viloströmmen eller tomgångsförbrukningen av dessa IC: er utan belastning vid utgången kan vara mellan 1 och 5 mA, även om detta kan vara upp till 10 mA i vissa mycket höga effektvarianter.

Linje- och lastreglering

Linjereglering för alla 78XX regulator IC: er är mindre än 1%. Det betyder att utspänningen kan visa en variation på mindre än 1% oavsett ingångsspänningsvariationen från det maximala och minsta ingångsspänningsområdet.

Lastregleringen är också normalt lägre än 1% för de flesta av dessa enheter. Dessa funktioner säkerställer att utgången fortsätter att ge den nominella konstanta utspänningen oberoende av utmatningsförhållandena.

Funktionen för avstötning av krusningar för de flesta av dessa regulator-IC: er ligger i närheten av 60 dB tillsammans med en utgångsbrusnivå som kan vara lägre än 100 mikrovolt.

Effektförlust

När du använder dessa 78XX-regulator-IC: er måste du komma ihåg att dessa IC-värden är klassade för att endast hantera en begränsad mängd strömavledning. Därför bör ingångsspänningen aldrig tillåtas överstiga några volt högre än den maximalt tillåtna ingångsgränsen under högsta uteffekt.

Den maximala effektavledningen vid normal rumstemperatur (25 grader Celsius) för enheterna med låg, medium och hög effekt 78XX är 0,7 watt, 1 watt respektive 2 watt.

Ovanstående begränsning kan förbättras avsevärt till 1,7 watt, 5 watt respektive 15 watt om enheterna är monterade på en väsentligen stor kylfläns. Effekten som släpps ut i alla dessa regulatoranordningar är proportionell mot skillnaden mellan ingångs- och utspänningar multiplicerat med utgångsströmmen.

Hur man applicerar kylfläns på 78XX IC

I den här situationen när enheten är fulladdad vid cirka 800 mA kan avledningen från enheten vara så mycket som 4 watt (0,8A x 5V = 4W).

Detta verkar vara två gånger mer än maximalt tillåtet 2 watt PD för 7815-enheten. Detta innebär att de extra 2 watt måste kompenseras genom en kylfläns.

Ett brett urval av kylflänsar finns i allmänhet tillgängliga på marknaden och dessa identifieras med en bestämning av en viss grad / watt.

Denna klassificering indikerar i princip den temperaturhöjning som orsakas för varje enskild watt ström som släpps ut via kylflänsen. Detta indikerar också att för större kylfläns kommer graderna per watt att sänkas proportionellt.

Den lägsta storleken på kylflänsen som krävs för en 78xx-regulator kan bestämmas på följande sätt.

Vi måste främst ta reda på den nominella atmosfärstemperaturen där enheten används. Förutom om enheten sannolikt kommer att användas i en ovanligt varm miljö, kan en siffra på cirka 30 grader Celsius betraktas som ett rimligt antagande.

Säker temperaturbetyg

Därefter kan det vara viktigt att lära sig den maximala säkra temperaturen för den specifika 78XX regulator IC. För monolitiska 78XX-regulatorer kan detta intervall vara vid 125 grader Celsius. Med detta sagt är detta faktiskt korsningstemperaturen och inte falltemperaturen som IC kan motstå.

Den absoluta högsta tillåtna falltemperaturen är cirka 100 grader Celsius. Därför blir det viktigt att inte låta enhetens temperatur öka över 70 grader Celsius (100 - 30 = 70).

Eftersom en effekt på 2 watt kan leda till en höjning av temperaturen på maximalt 70 grader, kommer en kylfläns med en spridningshastighet på 35 grader Celsius / watt eller mindre (70 grader dividerat med 2 watt = 35 grader C per watt) att vara bra tillräckligt.

I praktiken bör en relativt större kylfläns användas, eftersom värmeöverföringen i de flesta fall aldrig är mycket effektiv.

För att få en långvarig stabilitet måste det dessutom säkerställas att enheten idealiskt drivs något under det nominella maximalt tillåtna temperaturområdet.

Om det är möjligt se till en rimlig marginal +/- 20 grader eller kanske mer.

När regulator IC är innesluten i en behållare och täckt bort från den fria atmosfären, kan den fångade luften i behållaren värmas upp av regulatorn. Detta kan i sin tur få andra känsliga delar på kretskortet att fungera under varmare förhållanden. En sådan situation kan kräva en större kylfläns för regulatorns IC.

Applikationskretsar

En typisk applikationskrets för en strömförsörjning som använder en monolitisk spänningsregulator med fast spänning 78XX kan ses nedan.

I denna konstruktion används en 7815 IC som regulator IC som ger oss +15 volt vid cirka 800 mA ström.

Transformatorn som används är märkt med 18 -0 - 18V för den sekundära med en strömstyrka på 1 amp.

Den är ansluten till en push-pull-fullvågslikriktare som ger en avlastad spänning på cirka 27 V DC efter filtrering genom C1.

Kondensatorer C2 och C3 fungerar som kondensatorer för ingångs- och utgångsfrikoppling som ska fästas relativt närmare IC-kroppen. När utgångsbelastningen är full kommer du att se den tillförda ingångsspänningen till IC1 uppnå en nivå på 19 till 20 volt, vilket möjliggör en skillnad på cirka 5 volt över ingången / utgången på regulatorn.

Hur man gör dubbla strömförsörjningskretsar

Eftersom 78XX monolitiska regulatorer med fast spänning kan köpas både i negativa och positiva varianter, verkar de perfekta för implementering dubbla balanserade strömförsörjningar .

När till exempel en reglerad leverans behövs för att driva en op amp-baserad krets med positiva och negativa matningar på 12 volt vid 100 mA, kan designen som visas i följande bild tillämpas.

I detta exempel är T1 en 15-0-15 volts transformator klassad med sekundärström på 200 mA eller mer. Du kan hitta ett par push-pull fullvågslikriktare D2 och D3 som ger dig en positiv effekt.

D1 tillsammans med D4 levererar en negativ effekt. Den positiva tillförseln filtreras av C1 medan den negativa linjen rengörs och filtreras av C2.

IC1 ger dig en reglerad positiv leveransutgång, medan IC2 fungerar som en negativ tillförselregulator. C3 till C6 är placerade som frikopplingskondensatorer för att förbättra uteffektiviteten när det gäller bättre svar på spikar, brus och transienter.

Högre utspänning med serieregulatorkrets

Konfigurationen som visas ovan kan också användas för att få kombinerade spänningsvärden för de två regulatorerna. Betydelse, om 79L12 ersätts med 78L12-regulatorn kommer utgången att vara 24V.

I en sådan konfiguration kan 0V-linjen ignoreras, och + 24V-utgången kan nås direkt över de positiva och negativa linjerna i utgången.

Högre utspänning med seriediodkrets

Det är faktiskt väldigt enkelt att få en liten spänningsförstärkning vid utgången med hjälp av någon likriktardiod mellan jordstiftet på IC och jordlinjen.

Detta tillvägagångssätt gör det möjligt för användaren att få åtkomst till en lite högre spänningsnivå som kanske inte direkt erhålls från någon färdiggjord regulatoranordning.

Den exakta tekniken för koppling av denna konfiguration kan bli vitare i följande bild.

I det här exemplet har vi uppskattat att den erforderliga utspänningen är ungefär 6V och har implementerat densamma genom en 5 volt regulator IC genom att öka utgången med 1 volt.

Som kan ses uppnås denna 1 V-höjning effektivt genom att helt enkelt införliva ett par serierekriktardioder med regulatorns gemensamma ledning.

Likriktarna är anslutna för att se till att de är förspända framåt genom den vilande ström som används av regulatorn och som rör sig via enhetens gemensamma GND-terminal.

De bifogade dioderna uppför sig som ett resultat som zener-dioder med låg spänning, varvid varje diod sjunker runt 0,5 till 0,6 volt vilket möjliggör en kombinerad zenerspänning på cirka 1 till 1,2 volt.

Målet med konstruktionen är att lyfta regulatorns gemensamma terminal med 1 volt över markförsörjningspotentialen. Här stabiliserar regulatorn 7805 IC faktiskt den nominella utgången vid 5 V över marklinjen, följaktligen, genom att markterminalen höjs med cirka 1 V, lyftes utgången också med samma storlek, vilket gör att utgången också regleras vid ungefär 6 V-nivå. Denna procedur fungerar extremt bra med alla tre terminal 78XX spänningsregulator IC.

Förspänningsmotstånd för dioderna

I vissa fall kan du dock behöva ansluta ett externt motstånd över GND och utgången på IC: n för att hjälpa lite extra ström till dioder, så att de kan leda optimalt för de avsedda resultaten.

Eftersom varje likriktardiod kommer att underlätta ett framåtfall på cirka 0,65 V ungefär, genom att beräkna fler sådana dioder i serie kan vi uppnå proportionellt högre nivå av förstärkt spänning över IC-utgången.

För att detta ska ske måste ingångsnivån dock vara högre med minst 3V än den slutliga beräknade utgångsnivån. Kiseldioder som 1N4148 fungerar ganska bra för applikationen.

Alternativt om dioder ser besvärliga ut, kan en enda ekvivalent zenerdiod också användas för att få samma effekt, som visas i följande exempel.

Med detta sagt, se till att proceduren implementeras för att inte bli mer än 3 V högre än enhetens faktiska betyg. Utöver denna nivå kan produktionsstabiliseringen påverkas.

Öka strömkapaciteten

En annan stor modifiering av en 78XX-regulator kan implementeras för att uppnå en ökad utström som är högre än enhetens maximala betyg.

En metod för att göra detta visas nedan.

Det angivna konfigurationsförhållandet R1 och R2 säkerställer att för varje milliampström som passerar genom R1, D1 och regulatorn, flyttas en bit ström överstigande 4 mA via Tr1 och R2.

Som ett resultat när hela 1 förstärkaren används via IC1 har vi en ström på mer än 4 ampere som passerar via Tr1. Denna situation gör det möjligt för kretsen att leverera en optimal utgångsström som är lite högre än 5 ampere.

Även under överbelastningsförhållanden fortsätter strömmarna genom Tr1 och IC1 att ha ett förhållande på något högre än 4: 1, därför fortsätter den nuvarande begränsande funktionen hos IC att fungera utan problem.

Kretsar av denna form har faktiskt visat sig vara onödiga nuförtiden på grund av tillgängligheten av enheter med högre effektregulatorer som 78H05, 781-112 etc som har en maximal strömklassificering på 5 ampere, och gör det möjligt för användaren att konfigurera dem exakt med samma lätthet som motsvarigheterna i den lägre strömmen.




Tidigare: IC 723 Voltage Regulator - Working, Application Circuit Nästa: 500 Watt växelriktarkrets med batteriladdare