3 Pengatur Voltan Tetap Terminal - Litar Kerja dan Aplikasi

3 pengatur tetap terminal yang popular yang ada sekarang adalah dalam bentuk IC 7805, IC 7809, IC 7812, IC 7815, dan IC 7824, yang sesuai dengan output voltan tetap 5 V, 9 V, 12 V, 15V, dan 24 V .

Ini dipanggil tetap pengatur voltan kerana IC ini dapat menghasilkan voltan keluaran DC tetap stabil yang sangat baik sebagai tindak balas kepada voltan input DC yang tidak terkawal jauh lebih tinggi.

Pengatur voltan monolitik kelas atas ini boleh dibeli dengan sangat murah pada masa kini, yang biasanya lebih murah dan tidak rumit untuk digunakan, berbanding dengan bangunan litar pengatur diskrit setara.

Pengatur 3 terminal ini sangat mudah dipasang, seperti yang dapat dilihat dalam rajah litar di bawah yang menunjukkan kaedah standard yang mana IC ini dilaksanakan.

Ketiga-tiga terminal IC adalah untuk alasan yang jelas, yang ditentukan dengan nama-nama input, biasa dan output .

Penawaran positif dan negatif hanya dihubungkan di terminal input dan umum IC masing-masing, sementara voltan stabil yang diatur diperolehi di seluruh terminal output dan umum.

Satu-satunya bahagian luaran diskrit yang diminta adalah kapasitor pada input dan output output IC. Kapasitor ini diperlukan untuk meningkatkan tahap regulasi output peranti, dan untuk meningkatkan tindak balas sementara. Nilai mikrofarad kapasitor ini umumnya tidak kritikal, dan oleh itu biasanya antara 100 nf, 220 nf atau 330 nf.

Jenis Pengatur Siri 78XX

The jenis voltan tetap yang paling popular dan banyak digunakan , pengatur voltan monolitik adalah pengatur positif siri 78XX, dan pengatur negatif siri 79XX.

Ini dijumpai dengan 3 spesifikasi arus keluaran. Mereka memberi anda 9 jenis positif dan sembilan 9 jenis varian negatif, seperti yang dinyatakan dalam carta di bawah.

Siri IC 78XX ini hadir dengan penarafan voltan tambahan dalam bentuk positif dan negatif. Julat standard untuk pengatur 78XX ini adalah 8 V, 9 V, 10 V, 18 V, 20 V dan 24 V, yang sesuai dengan IC 7808, 7809, 7810, 7818, 7820, 7824 IC.

Sebilangan besar peranti ini membawa watak atau angka akhiran dengan nombor yang dicetak, bergantung pada pengeluar atau jenis jenama.

Walau bagaimanapun, semuanya pada dasarnya sama dengan penilaian yang sama. Beberapa peniaga bahagian sebenarnya tidak akan mempromosikan IC ini dengan nombor jenis, tetapi hanya menunjukkan kekutuban, voltan dan spesifikasi semasa mereka, dan kadang-kadang merujuk kepada gaya pakej mereka.

Ciri-ciri utama

IC ini mempunyai perlindungan arus terhad dan litar pintas bawaan untuk beban output. Dalam rangkaian pengatur kuasa 78XX sederhana dan tinggi, ciri ini pada amnya adalah jenis lipatan balik. Pembatasan arus balik adalah keadaan di mana kelebihan output tidak disahut oleh arus keluaran kerana had arus automatik.

Apakah Had Foldback Semasa

Tindak balas lipatan litar penghad arus lipatan balik dapat dilihat pada gambar berikut, yang secara jelas menunjukkan bagaimana arus keluaran meminimumkan dalam keadaan beban berlebihan hingga biasanya kurang daripada 50% arus keluaran yang ideal. Sebab utama penggunaan pembatasan arus balik adalah kerana ia mengurangkan pelesapan dalam pengawal selia dalam keadaan litar pintas.

Tindak balas had arus balik boleh difahami dari penjelasan berikut:

Katakan kita mempunyai 7805 IC dengan input 10 V dan ia mengalami litar pintas di terminal outputnya. Dalam keadaan ini di bawah jenis arus biasa yang mengehadkan output IC akan terus menghasilkan arus 1 amp memberikan pelesapan 10 watt. Tetapi dengan arus balik khas yang mengehadkan arus litar pintas boleh dihadkan kepada sekitar 400 mA, mengakibatkan pelesapan pada peranti hanya 4 watt sahaja.

Ciri Penutupan Termal

Sebilangan besar pengatur voltan monolitik juga mempunyai litar perlindungan pemadaman terma dalaman. Fungsi ini membantu mengurangkan arus keluaran sekiranya peranti mengalami keadaan terlalu panas.

Jenis IC pengatur voltan ini sangat kuat, dan tidak akan mudah rosak walaupun tidak digunakan dengan betul. Yang mengatakan, salah satu cara mereka dapat dihancurkan adalah dengan menggunakan voltan bekalan input yang tinggi daripada julat yang ditentukan.

Anda akan mendapat variasi voltan input maksimum yang boleh diterima yang ditentukan oleh pembekal berbeza untuk IC jenis standard yang sama, walaupun 25 volt adalah julat minimum yang ditawarkan untuk mana-mana peranti 5 volt (7805). Pengatur voltan yang lebih besar dapat menangani minimum 30 volt, sementara untuk varietas 20 dan 24 volt julat input hingga 40 volt.

Agar litar berfungsi dengan betul voltan masukan mestilah lebih tinggi sebanyak 2.5 volt daripada voltan keluaran yang diperlukan, kecuali pengatur 7805 di mana voltan masukan seharusnya lebih dari 2 V melebihi output 5 V yang diperlukan, yang bermaksud minimum 7 V.

Semasa Sedia tanpa Beban

Arus sunyi atau penggunaan arus terbiar IC ini tanpa beban pada output boleh antara 1 hingga 5 mA, walaupun ini mungkin hingga 10 mA dalam beberapa varian daya yang sangat tinggi.

Peraturan Garis dan Beban

Peraturan garis untuk semua IC pengatur 78XX lebih kecil daripada 1%. Maksudnya, voltan keluaran dapat menunjukkan variasi kurang dari 1% tanpa mengira variasi voltan input dari julat voltan input maksimum dan minimum.

Peraturan beban biasanya lebih rendah daripada 1% untuk kebanyakan peranti ini. Ciri-ciri ini memastikan bahawa output akan terus memberikan voltan keluaran malar yang diberi nilai tanpa mengira keadaan pemuatan output.

Ciri penolakan riak untuk kebanyakan IC pengatur ini berada di sekitar 60 dB bersamaan dengan tahap kebisingan output yang mungkin lebih rendah dari 100 mikro volt.

Kekurangan Kuasa

Semasa anda menggunakan IC pengatur 78XX ini, anda mesti ingat bahawa IC ini dinilai hanya untuk menangani pengurangan kuasa yang terhad. Oleh itu, di bawah beban output tertinggi voltan input tidak boleh dibenarkan melebihi beberapa volt lebih tinggi daripada had input maksimum yang boleh diterima.

Pelesapan kuasa maksimum pada suhu bilik normal (25 darjah Celsius) untuk julat peranti rendah, sederhana dan tinggi, berkekuatan 78XX ialah masing-masing 0.7 watt, 1 watt dan 2 watt.

Batasan di atas dapat ditingkatkan secara signifikan menjadi 1.7 watt, 5 watt dan 15 watt masing-masing jika peranti dipasang pada heatsink yang sangat besar. Daya yang hilang dalam semua alat pengatur ini sebanding dengan perbezaan antara voltan input dan output, dikalikan dengan arus keluaran.

Cara Memohon Heatsink ke 78XX IC

Dalam keadaan ini apabila peranti dimuat sepenuhnya pada sekitar 800 mA, pembuangan dari peranti dapat mencapai 4 watt (0,8A x 5V = 4W).

Ini nampaknya dua kali lebih besar daripada maksimum 2 watt PD yang dibenarkan untuk peranti 7815. Ini menunjukkan bahawa 2 watt tambahan harus dikompensasi melalui heatsink.

Banyak pilihan heatsink umumnya tersedia di pasar, dan ini dikenal pasti dengan peringkat darjah / watt tertentu.

Peringkat ini pada dasarnya menunjukkan kenaikan suhu yang disebabkan untuk setiap watt kuasa yang hilang melalui pendingin. Ini juga menunjukkan bahawa untuk heatsink yang lebih besar, darjah per watt akan turun secara berkadar.

Ukuran pemanas badan yang paling rendah yang diperlukan untuk peranti pengatur 78xx dapat ditentukan dengan cara berikut.

Kita mesti mengetahui suhu atmosfera nominal di mana peranti ini digunakan. Kecuali jika peranti ini mungkin digunakan dalam lingkungan yang tidak terlalu panas, angka sekitar 30 darjah Celcius dapat dianggap sebagai anggapan yang wajar.

Penarafan Suhu Selamat

Seterusnya, penting untuk mengetahui penarafan suhu selamat maksimum untuk IC pengatur 78XX tertentu. Untuk pengatur 78XX monolitik julat ini mungkin pada 125 darjah selsius. Setelah itu, ini sebenarnya suhu persimpangan, dan bukan suhu kes yang tahan oleh IC.

Suhu kes maksimum yang dibenarkan adalah sekitar 100 darjah selsius. Oleh itu, adalah penting untuk tidak membiarkan suhu peranti meningkat melebihi 70 darjah selsius (100 - 30 = 70).

Kerana kuasa 2 watt boleh mengakibatkan kenaikan suhu maksimum 70 darjah, heatsink yang dinilai untuk menghilang 35 darjah Celcius / watt atau kurang (70 darjah dibahagi dengan 2 watt = 35 darjah C per watt) akan baik cukup.

Secara praktikal, pemanas haba yang agak besar harus digunakan, kerana pemindahan haba tidak pernah sangat efisien dalam kebanyakan kes.

Lebih jauh lagi, untuk mendapatkan kestabilan tahan lama, peranti ini mesti dipastikan beroperasi dengan baik di bawah julat suhu maksimum yang dibenarkan.

Sekiranya boleh, pastikan margin yang wajar +/- 20 darjah atau mungkin lebih.

Apabila IC pengatur tertutup di dalam bekas dan ditutup dari atmosfera bebas, boleh menyebabkan udara yang terperangkap di dalam wadah menjadi panas oleh pembuangan pengatur. Ini seterusnya menyebabkan bahagian sensitif lain pada PCB berfungsi dalam keadaan yang lebih panas. Keadaan seperti itu mungkin memerlukan heatsink yang lebih besar untuk IC pengatur.

Litar Aplikasi

Litar aplikasi khas bekalan kuasa menggunakan voltan tetap 78XX pengatur voltan monolitik dapat dilihat di bawah.

Dalam rancangan ini IC 7815 digunakan sebagai IC pengatur yang memberi kita sekitar +15 volt pada arus 800 mA.

Transformer yang digunakan dinilai dengan 18 -0 - 18V untuk sekunder dengan penilaian semasa 1 amp.

Ia disambungkan ke penyearah gelombang penuh push-pull yang memberikan voltan yang tidak dimuat sekitar 27 V Dc setelah disaring melalui C1.

Kapasitor C2 dan C3 berfungsi seperti kapasitor input dan output yang mesti dipasang lebih dekat dengan badan IC. Apabila beban output penuh, anda akan melihat voltan input yang dikenakan ke IC1 mencapai tahap pada 19 hingga 20 volt, yang memungkinkan perbezaan kira-kira 5 volt di seluruh input / output pengatur.

Cara Membuat Litar Bekalan Daya

Oleh kerana pengatur monolitik voltan tetap 78XX dapat dibeli dalam varian negatif dan positif, ia kelihatan sempurna untuk dilaksanakan bekalan kuasa dua seimbang .

Ketika, misalnya, persediaan yang diatur diperlukan untuk mengoperasikan sebuah litar berasaskan op amp dengan bekalan positif dan negatif 12 volt pada 100 mA, reka bentuk yang ditunjukkan dalam gambar berikut dapat digunakan.

Dalam contoh ini, T1 adalah pengubah 15-0-15 volt yang diberi nilai arus sekunder 200 mA atau lebih. Anda dapat menemui beberapa penerus gelombang penuh push-pull D2 dan D3 yang memberi anda output positif.

D1 bersama dengan D4 memberikan output negatif. Bekalan positif disaring oleh C1 sementara garis negatif dibersihkan dan ditapis oleh C2.

IC1 memberi anda output bekalan positif yang diatur, sementara IC2 berfungsi seperti pengatur bekalan negatif. C3 hingga C6 diposisikan seperti kapasitor pemisah untuk meningkatkan kecekapan output dari segi tindak balas yang lebih baik terhadap lonjakan, bunyi dan transien.

Voltan Keluaran yang lebih tinggi menggunakan rangkaian Regulator Circuit

Konfigurasi yang ditunjukkan di atas juga dapat digunakan untuk mendapatkan nilai voltan gabungan dari kedua pengatur. Maknanya, jika 79L12 diganti dengan pengatur 78L12 akan membolehkan output menjadi 24V.

Dalam konfigurasi seperti itu, garis 0V mungkin diabaikan, dan output + 24V dapat diakses secara langsung melintasi garis positif dan negatif output.

Voltan Keluaran Lebih Tinggi menggunakan Litar Diod Seri

Sebenarnya sangat mudah untuk mendapatkan voltan kecil pada output menggunakan beberapa diod penyearah antara pin ground IC dan garis bawah.

Pendekatan ini membolehkan pengguna mengakses tahap voltan yang sedikit lebih tinggi yang mungkin tidak diperoleh secara langsung dari mana-mana peranti pengatur siap pakai.

Teknik tepat pemasangan konfigurasi ini dapat dilihat pada gambar berikut.

Dalam contoh ini, kami telah menganggarkan voltan keluaran yang diperlukan sekitar 6V, dan telah menerapkan yang sama melalui IC pengatur 5 volt dengan meningkatkan output sebanyak 1 volt.

Seperti yang dapat dilihat, ketinggian 1 V ini dapat dicapai dengan berkesan hanya dengan memasukkan beberapa diod penyearah siri dengan petunjuk pengatur yang sama.

Penyearah dikabelkan untuk memastikan mereka bergerak maju melalui arus sunyi yang digunakan oleh pengatur, dan yang bergerak melalui terminal GND biasa peranti.

Hasilnya, diod yang dilampirkan berkelakuan seperti diod zener voltan rendah, di mana setiap diod turun sekitar 0,5 hingga 0,6 volt memungkinkan voltan zener gabungan sekitar 1 hingga 1,2 volt.

Objektif reka bentuknya adalah untuk mengangkat terminal biasa pengatur sebanyak 1 volt ke atas potensi bekalan tanah. Di sini pengatur 7805 IC sebenarnya menstabilkan output pengenal pada 5 V di atas garis tanah, oleh itu, dengan menaikkan terminal darat sekitar 1 V, output juga diangkat dengan magnitud yang sama, menyebabkan output juga dapat diatur pada sekitar Aras 6 V. Prosedur ini berfungsi dengan baik dengan ketiga-tiga IC pengatur voltan 78XX terminal.

Perintang Biasing untuk Diod

Walau bagaimanapun, dalam beberapa kes, anda mungkin harus melampirkan perintang luaran di GND dan pin output IC untuk membantu sedikit arus arus ke dioda, sehingga dapat berjalan dengan optimum untuk hasil yang diharapkan.

Oleh kerana setiap diod penyearah akan memudahkan penurunan ke depan sekitar 0,65 V kira-kira, dengan mengira lebih banyak diod sedemikian secara siri, kita dapat mencapai tahap voltan yang dinaikkan secara lebih tinggi di seluruh output IC.

Walau bagaimanapun, untuk ini berlaku, tahap input mesti lebih tinggi sekurang-kurangnya 3V daripada tahap output akhir yang dianggarkan. Diod silikon seperti 1N4148 akan berfungsi dengan baik untuk aplikasi.

Sebagai alternatif jika diod kelihatan tidak membebankan, diod zener setara tunggal juga dapat digunakan untuk mendapatkan kesan yang sama, seperti yang ditunjukkan dalam contoh berikut.

Setelah itu, pastikan prosedur tersebut dilaksanakan agar tidak lebih dari 3 V lebih tinggi daripada penilaian sebenar peranti. Di luar tahap ini, penstabilan output mungkin terjejas.

Meningkatkan Kapasiti Semasa

Pengubahsuaian hebat lain untuk pengatur 78XX dapat dilaksanakan untuk mencapai peningkatan arus keluaran yang lebih tinggi daripada penarafan maksimum peranti.

Salah satu kaedah untuk melakukan ini ditunjukkan di bawah.

Nisbah konfigurasi R1, dan R2 yang ditunjukkan memastikan bahawa untuk setiap arus miliamp yang melewati R1, D1 dan pengatur, sedikit arus melebihi 4 mA dialihkan melalui Tr1 dan R2.

Hasilnya apabila 1 amp penuh digunakan melalui IC1, kita mempunyai arus lebih dari 4 amp yang melalui Tr1. Keadaan ini membolehkan litar memberikan arus keluaran optimum yang sedikit lebih tinggi daripada 5 amp.

Walaupun dalam keadaan berlebihan, arus melalui Tr1 dan IC1 terus mempunyai nisbah yang agak tinggi daripada 4: 1, oleh itu, ciri IC semasa yang membatasi terus berfungsi tanpa masalah.

Litar bentuk ini sebenarnya terbukti tidak diperlukan pada masa ini kerana adanya peranti pengatur kuasa yang lebih tinggi seperti 78H05, 781-112 dan lain-lain yang hadir dengan penilaian arus maksimum 5 amp, dan membolehkan pengguna mengkonfigurasinya tepat dengan kemudahan yang sama dengan rakan semasa semasa yang lebih rendah.