Согласитесь, бывают случаи, когда для питания электронных безделушек требуется стабильное напряжение, которое не зависит от нагрузки, например, 5 Вольт для питания схемы на микроконтроллере или скажем 12 Вольт для питания автомагнитолы. Чтобы не переворачивать весь инет и собирать сложные схемы на транзисторах, инженеры-конструктора придумали так называемые стабилизаторы напряжения . Это словосочетание говорит само за себя. На выходе такого элемента мы получим напряжение, на которое спроектирован этот стабилизатор.
В нашей статье мы рассмотрим трехвыводные стабилизаторы напряжения семейства LM78ХХ . Серия 78ХХ выпускаются в металлических корпусах ТО-3 (слева) и в пластмассовых корпусах ТО-220 (справа). Такие стабилизаторы имеют три вывода: вход, земля (общий) и вывод.
Вместо "ХХ" изготовители указывают напряжение стабилизации, которое нам будет выдавать этот стабилизатор. Например, стабилизатор 7805 на выходе будет выдавать 5 Вольт, 7812 соответственно 12 Вольт, а 7815 - 15 Вольт. Все очень просто. А вот и схема подключения таких стабилизаторов. Эта схема подходит ко всем стабилизаторам семейства 78ХХ.
Думаю, можно подробнее объяснить что есть что. На рисунке мы видим два конденсатора, которые запаиваются с каждой стороны. Это минимальные значения кондеров, можно, и даже желательно поставить большего номинала. Это требуется для уменьшения пульсаций как по входу, так и по выходу. Кто забыл, что такое пульсации, можно заглянуть в статью Как получить из переменного напряжения постоянное. Какое же напряжение подавать, чтобы стабилизатор работал чики-пуки? Для этого ищем даташит на стабилизаторы и внимательно изучаем. А вот собственно и он . Смотрите, из скольки транзисторов, резисторов и диодов Шотки и даже конденсатора состоит один стабилизатор! А прикиньте, если бы мы эту схемку собирали из элементов? =)
Идем дальше. Нас интересуют вот эти характеристики. Output voltage - выходное напряжение. Input voltage - входное напряжение. Ищем наш 7805. Он выдает нам выходное напряжение 5 Вольт. Желательным входным напряжением производители отметили напряжение в 10 Вольт. Но, бывает так, что выходное стабилизированное напряжение иногда бывает или чуть занижено, или чуть завышено. Для электронных безделушек доли вольт не ощущаются, но для презеционной (точной) аппаратуры лучше все таки собирать свои схемы. Здесь мы видим, что стабилизатор 7805 может нам выдать одно из напряжений диапазона 4,75 - 5,25 Вольт, но при этом должны соблюдаться условия (conditions), что ток на выходе в нагрузке не будет превышать 1 Ампера. Нестабилизированное постоянное напряжение может "колыхаться" в диапазоне от 7,5 и до 20 Вольт, при это на выходе будет всегда 5 Вольт. В этом то и заключается вся прелесть стабилизаторов.
Рассеиваемая мощность на стабилизаторе может достигать до 15 Ватт - это приличное значение для такой маленькой радиодетали. Поэтому, если нагрузка на выходе такого стабилизатора будет кушать приличный ток, думаю, стоит подумать об охлаждении стабилизатора. Для этого ее надо посадить через пасту КПТ на радиатор. Чем больше ток на выходе, тем больше по габаритам должен быть радиатор. Было бы вообще идеально, если бы радиатор еще обдувался кулером, как проц в компе.
Давайте рассмотрим нашего подопечного, а именно, стабилизатор LM7805. Как Вы уже поняли, на выходе мы должны получить 5 Вольт стабилизированного напряжения.
Соберем его по схеме
Берем нашу Макетную плату и быстренько собираем вышепредложенную схемку подключения. Два желтеньких - это кондерчики.
Итак, провода 1,2 - сюда мы загоняем нестабилизированное входное постоянное напряжение, снимаем 5 Вольт с проводов 3 и 2.
На Блоке питания мы ставим напругу в диапазоне 7.5 Вольт и до 20 Вольт. В данном случае я поставил напругу 8.52 Вольта.
И что же у нас получилось на выходе данного стабилизатора? Опаньки - 5.04 Вольта! Вот такое значение мы получим на выходе этого стабилизатора, если будем подавать напругу в диапазоне от 7.5 и до 20 Вольт. Работает великолепно!
Давайте проверим еще один наш стабилизатор. Думаю, Вы уже догадались, на сколько он вольт.
Собираем его по схеме выше и замеряем входящую напругу. По даташиту можно подавать на него входную напругу от 14.5 и до 27 Вольт. Задаем 15 Вольт с копейками.
А вот и напруга на выходе. Блин, каких то 0.3 Вольта не хватает для 12 Вольт. Для радиоаппаратуры, работающей от 12 Вольт это не критично.
Как же сделать простой и высокостабильный источник питания на 5, на 9 или даже на 12 Вольт? Да очень просто. Для этого Вам нужно прочитать вот эту статейку и поставить на выход стабилизатор на радиаторе! И все! Схема будет приблизительно вот такая для блока питания 5 Вольт:
Два электролитических кондера-фильтра, для устранения пульсаций, и высокостабильный блок питания на 5 Вольт к Вашим услугам! Чтобы получить блок питания на большее напряжение, нам нужно также на выходе транса тоже получить большее напряжение. Стремитесь, чтобы на кондере С1 напруга была не меньше, чем в даташите на описываемый стабилизатор.
Для того, чтобы стабилизатор не перегревался и не надо было бы ставить большие радиаторы с обдувом, если у Вас есть возможность, заводите на вход минимальное напряжение, написанное в даташите. Например, для стабилизатора 7805 это напряжение равно 7,5 Вольт, а для стабилизатора 7812 желательным входным напряжением можно считать напряжение в 14,5 Вольт. Это связано с тем, что излишнюю мощность стабилизатор будет рассеивать на себе. Как вы помните, формула мощности P=IU , где U - напряжение, а I - сила тока. Следовательно, чем больше входное напряжение стабилизатора, тем больше мощность, потребляемая им. А излишняя мощность - это и есть нагрев. В результате нагрева такой стабилизатор может перегреться и войти в состояние защиты, при котором дальнейшая работа стабилизатора прекращается.
Все большему числу электронных устройств требуется качественное стабильное питание без всяких скачков напряжения. Сбой того или иного модуля электронной аппаратуры может привести к неожиданныи и не очень приятным последствиям. Используйте же на здоровье достижения электроники, и не замарачивайтесь по поводу питания своих электронных безделушек. И не забывайте про радиаторы;-).
Купить дешево эти интегральные стабилизаторы можно сразу целым набором на Алиэкспрессе по этой ссылке.
Один из важных узлов радиоэлектронной аппаратуры - стабилизатор напряжения в блоке питания. Еще совсем недавно такие узлы строили на стабилитронах и транзисторах. Общее число элементов стабилизатора было довольно большим, особенно если от него требовались функции регулирования выходного напряжения, защиты от перегрузки и замыкания выхода, ограничения выходного тока на заданном уровне. С появлением специализированных микросхем ситуация изменилась. Микросхемные стабилизаторы напряжения способны работать в широких пределах выходных напряжения и тока, часто имеют встроенную систему защиты от перегрузки по току и от перегревания - как толькс лгемпе- ратура кристалла микросхемы превысит допустимое значение, происходит ограничение выходного тока. В настоящее время ассортимент отечественных и зарубежных стабилизаторов напряжения настолько широк, что ориентироваться в нем стало уже довольно трудно. Помещенные ниже табл. призваны облегчить предварительный выбор микросхемного стабилизатора для того или иного электронного устройства. В табл. 13.4 представлен перечень наиболее распространенных на отечественном рынке трехвыводных микросхем линейных стабилизаторов напряжения на фиксированное выходное напряжение и их основные параметры. На рис. 13.4 упрощенно показан внешний вид приборов, а также указана их цоколевка. В таблицу включены лишь стабилизаторы с выходным напряжением в пределах от 5 до 27 В - в этот интервал укладывается подавляющее большинство случаев из радиолюбительской практики. Конструктивное оформление зарубежных приборов может отличаться от показанного. Следует иметь в виду, что сведения о рассеиваемой мощности при работе микросхемы с теплоотводом в паспортах приборов обычно не указывают, поэтому в таблицах даны некоторые усредненные ее значения, полученные из графиков, имеющихся в документации. Отметим также, что микросхемы одной серии, но на разные значения напряжения, по рассеиваемой мощности могут различаться. Существует также иная маркировка, например, перед обозначением стабилизаторов групп 78, 79, 78L, 79L, 78М, 79М, перечисленных в таблице, в действительности могут присутствовать одна или две буквы, кодирующие, как правило, фирму-изготовитель. Позади указанных в таблице обозначений также могут быть буквы и цифры, указывающие на те или иные конструктивные или эксплуатационные особенности микросхемы. Типовая схема включения микросхемных стабилизаторов на фиксированное выходное напряжение показана на рис. 13.5 (а и б).
Для всех микросхем керамических или оксидных танталовых конденсаторов емкость входного конденсатора С1 должна быть не менее 2,2 мкФ, для алюминиевых оксидных конденсаторов - не менее 10 мкФ, а выходного конденсатора С2 - не менее 1 и 10 мкФ соответственно. Некоторые микросхемы допускают и меньшую емкость, но указанные значения гарантируют устойчивую работу любых стабилизаторов. Роль входного может исполнять конденсатор сглаживающего фильтра, если он расположен не далее 70 мм от корпуса микросхемы.
Если требуется нестандартное значение стабилизированного выходного напряжения или его плавное регулирование, удобно использовать специализированные регулируемые микросхемные стабилизаторы, поддерживающие напряжение 1,25 В между выходом и управляющим выводом. Их перечень представлен в табл. 13.5.
На рис. 13.6 изображена типовая схема включения для стабилизаторов с регулирующим элементом в плюсовом проводе. Резисторы R1 и R2 образуют внешний регулируемый делитель напряжения, который входит в цепь установки уровня выходного напряжения. Обратите внимание на то, что в отличие от стабилизаторов на фиксированное выходное напряжение регулируемые конденсаторы не работают без нагрузки. Минимальное значение выходного тока маломощных регулируемых стабилизаторов равно 2,5-5 мА, мощных - 5-10 мА. В большинстве случаев применения стабилизаторов нагрузкой служит резистивный делитель напряжения Rl, R2 на рис. 13.6. По такой схеме можно включать и стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением. Однако, во-первых, потребляемый ими ток значительно больше B-4 мА), и, во- вторых, он менее стабилен при изменении выходного тока и входного напряжения. По этим причинам максимально возможного коэффициента стабилизации устройства достичь не удастся. Для снижения уровня пульсаций на выходе, особенно при большем выходном напряжении, рекомендуется включать сглаживающий конденсатор СЗ емкостью 10 мкФ и более. К конденсаторам С1 и С2 требования такие же, как и к соответствующим конденсаторам фиксированных стабилизаторов. Если стабилизатор работает при максимальном выходном напряжении, то при случайном замыкании входной цепи или отключении источника питания микросхема оказывается под большим обратным напряжением со стороны нагрузки и может быть выведена из строя. Для защиты микросхемы по выходу в таких ситуациях параллельно ей включают защитный диод VD1. Другой защитный диод VD2 защищает микросхему со стороны заряженного конденсатора СЗ. Диод быстро разряжает этот конденсатор при аварийном замыкании выходной или входной цепи стабилизатора.
Интегральные стабилизаторы напряжения из серии 142 не всегда имеют полную маркировку типа. В этом случае на корпусе стоит условный код обозначения который и позволяет определить тип микросхемы.
Примеры расшифровки кодовой маркировки на корпусе микросхем:
Микросхемы стабилизаторов с приставкой КР вместо К имеют те же параметры и отличаются только конструкцией корпуса. При маркировке этих микросхем часто используют укороченное обозначение, например вместо КР142ЕН5А наносят КРЕН5А.
| Наименование микросхемы | U стаб., В | I ст.макс., А | Р мах., Вт | I потр., мА | Корпус | Код на корпусе |
| (К)142ЕН1А | 3...12±0,3 | 0,15 | 0,8 | 4 | DIP-16 | (К)06 |
| (К)142ЕН1Б | 3...12±0,1 | (К)07 | ||||
| К142ЕН1В | 3...12±0,5 | К27 | ||||
| К142ЕН1Г | 3...12±0,5 | К28 | ||||
| К142ЕН2А | 3...12±0,3 | К08 | ||||
| К142ЕН2Б | 3...12±0,1 | К09 | ||||
| 142ЕНЗ | 3...30±0,05 | 1,0 | 6 | 10 | 10 | |
| К142ЕНЗА | 3...30±0,05 | 1,0 | К10 | |||
| К142ЕНЗБ | 5...30±0,05 | 0,75 | К31 | |||
| 142ЕН4 | 1.2...15±0,1 | 0,3 | 11 | |||
| К142ЕН4А | 1.2...15±0,2 | 0,3 | К11 | |||
| К142ЕН4Б | 3...15±0,4 | 0,3 | К32 | |||
| (К)142ЕН5А | 5±0,1 | 3,0 | 5 | 10 | (К)12 | |
| (К)142ЕН5Б | 6±0,12 | 3,0 | (К)13 | |||
| (К)142ЕН5В | 5±0,18 | 2,0 | (К)14 | |||
| (К)142ЕН5Г | 6±0,21 | 2,0 | (К)15 | |||
| 142ЕН6А | ±15±0,015 | 0,2 | 5 | 7,5 | 16 | |
| К142ЕН6А | ±15±0,3 | К16 | ||||
| 142ЕН6Б | ±15±0,05 | 17 | ||||
| К142ЕН6Б | ±15±0,3 | К17 | ||||
| 142ЕН6В | ±15±0,025 | 42 | ||||
| К142ЕН6В | ±15±0,5 | КЗЗ | ||||
| 142ЕН6Г | ±15±0,075 | 0,15 | 5 | 7,5 | 43 | |
| К142ЕН6Г | ±15±0,5 | К34 | ||||
| К142ЕН6Д | ±15±1,0 | К48 | ||||
| К142ЕН6Е | ±15±1,0 | К49 | ||||
| (К)142ЕН8А | 9±0,15 | 1,5 | 6 | 10 | (К)18 | |
| (К)142ЕН8Б | 12±0,27 | (К)19 | ||||
| (К)142ЕН8В | 15±0,36 | (К)20 | ||||
| К142ЕН8Г | 9±0,36 | 1,0 | 6 | 10 | К35 | |
| К142ЕН8Д | 12±0,48 | К36 | ||||
| К142ЕН8Е | 15±0,6 | К37 | ||||
| 142ЕН9А | 20±0.2 | 1,5 | 6 | 10 | 21 | |
| 142ЕН9Б | 24±0,25 | 22 | ||||
| 142ЕН9В | 27±0,35 | 23 | ||||
| К142ЕН9А | 20±0,4 | 1,5 | 6 | 10 | К21 | |
| К142ЕН9Б | 24±0,48 | 1,5 | К22 | |||
| К142ЕН9В | 27±0,54 | 1,5 | К23 | |||
| К142ЕН9Г | 20±0,6 | 1,0 | К38 | |||
| К142ЕН9Д | 24±0,72 | 1,0 | К39 | |||
| К142ЕН9Е | 27±0,81 | 1,0 | К40 | |||
| (К)142ЕН10 | 3...30 | 1,0 | 2 | 7 | (К)24 | |
| (К)142ЕН11 | 1 2...37 | 1 5 | 4 | 7 | (К)25 | |
| (К)142ЕН12 | 1.2...37 | 1 5 | 1 | 5 | КТ-28 | (К)47 |
| КР142ЕН12А | 1,2...37 | 1,0 | 1 | |||
| КР142ЕН15А | ±15±0,5 | 0,1 | 0,8 | DIP-16 | ||
| КР142ЕН15Б | ±15±0,5 | 0,2 | 0,8 | |||
| КР142ЕН18А | -1,2...26,5 | 1,0 | 1 | 5 | КТ-28 | (LM337) |
| КР142ЕН18Б | -1,2...26,5 | 1,5 | 1 | |||
| КМ1114ЕУ1А | - | - | - | - | - | К59 |
| КР1157ЕН502 | 5 | 0,1 | 0,5 | 5 | КТ-26 | 78L05 |
| КР1157ЕН602 | 6 | 78L06 | ||||
| КР1157ЕН802 | 8 | 78L08 | ||||
| КР1157ЕН902 | 9 | 78L09 | ||||
| КР1157ЕН1202 | 12 | 78L12 | ||||
| КР1157ЕН1502 | 15 | 78L15 | ||||
| КР1157ЕН1802 | 18 | 78L18 | ||||
| КР1157ЕН2402 | 24 | 78L24 | ||||
| КР1157ЕН2702 | 27 | 78L27 | ||||
| КР1170ЕНЗ | 3 | 0,1 | 0,5 | 1,5 | КТ-26 | См. рис |
| КР1170ЕН4 | 4 | |||||
| КР1170ЕН5 | 5 | |||||
| КР1170ЕН6 | 6 | |||||
| КР1170ЕН8 | 8 | |||||
| КР1170ЕН9 | 9 | |||||
| КР1170ЕН12 | 12 | |||||
| КР1170ЕН15 | 15 | |||||
| КР1168ЕН5 | -5 | 0,1 | 0,5 | 5 | КТ-26 | 79L05 |
| КР1168ЕН6 | -6 | 79L06 | ||||
| КР1168ЕН8 | -8 | 79L08 | ||||
| КР1168ЕН9 | -9 | 79L09 | ||||
| КР1168ЕН12 | -12 | 79L12 | ||||
| КР1168ЕН15 | -15 | 79L15 | ||||
| КР1168ЕН18 | -18 | 79L18 | ||||
| КР1168ЕН24 | -24 | 79L24 | ||||
| КР1168ЕН1 | -1,5...37 |
Сегодня для подключения аппаратуры к питанию редко применяют транзисторные стабилизаторы напряжения. Это обуславливается широкой популярностью использования интегральных приборов стабилизации.
Использование микросхем
Рассмотрим свойства импортных и отечественных микросхем, которые выступают вместо стабилизаторов напряжения. Они имеют параметры по таблице.
Зарубежные стабилизаторы серии 78… служат для выравнивания положительного, а серии 79… — отрицательного потенциала напряжения. Типовые микросхемы с обозначением L – маломощные приборы. Они сделаны в небольших пластиковых корпусах ТО 26. Стабилизаторы мощнее изготавливают в корпусе типа ТОТ, по подобию транзисторов КТ 805, и монтируются на теплоотводящие радиаторы.
Схема соединений микросхемы КР 142 ЕН5
Такая микросхема служит для создания стабильного напряжения 5-6 В, при силе тока 2-3 А. Электрод 2 микросхемы подключен к металлической основе кристалла. Микросхему фиксируют сразу на корпусе без изоляционных прокладок. Величина емкости зависит от наибольшего тока, протекающего через стабилизатор и при наименьших токах нагрузки – величину емкости нужно увеличить – конденсатор на входе должен быть не меньше 1000 мкФ, а на выходе не менее 200 мкФ. Рабочее значение напряжения емкостей должно подходить выпрямителю с резервом в 20%.
Если в схему электрода микросхемы (2) подключить стабилитрон, то напряжение выхода повысится до величины напряжения микросхемы, и к этому значению прибавляется напряжение стабилитрона.
Сопротивление на 200 Ом предназначено для повышения тока, протекающего через стабилитрон. Это оптимизирует стабильность напряжения. В нашем случае напряжение будет 5 + 4,7 = 9,7 В. Слабые стабилитроны подключаются подобным образом. Для повышения силы тока выхода стабилизатора можно применить транзисторы.
Микросхемы 79 типа служат для выравнивания отрицательного значения и в цепь подключаются подобным образом.
В серии микросхем есть прибор с изменяемым напряжением выхода – КР 142ЕН12 А:
Нужно учесть, что цоколевка ножек 79 типа микросхем и КР 142 ЕН 12 имеют отличия от типовой. Эта схема при напряжении входа 40 В может выдать напряжение 1,2-37 В при силе тока до 1,5 А.
Замена стабилитронам
Одними из основных компонентов электронной аппаратуры стали стабилизаторы напряжения. До недавнего времени такие компоненты включали в себя:
- Транзисторы различных серий.
- Стабилитроны.
- Трансформаторы.
Суммарное количество деталей стабилизатора было немалое, особенно регулируемого прибора. При возникновении специальных микросхем все изменилось. Новые микросхемы для стабилизаторов изготавливаются для большого интервала напряжений, со встроенными опциями защиты.
В таблице указан список популярных микросхем стабилизаторов с обозначениями.
Если нужно нестандартное напряжение с регулировкой, то применяют 3-выводные микросхемы с напряжением 1,25 вольт выхода и вывода управления.
Типовая схема работы микросхем на определенное напряжение показана на рисунке. Емкость С1 не ниже 2,2 микрофарад.
Регулируемые микросхемы в отличие от фиксированных приборов, без нагрузки работать не могут.
Наименьший ток регулируемых микросхем 2,5-5 миллиампер для слабых моделей, и до 10 миллиампер для мощных. Для уменьшения пульсаций напряжения при повышенных напряжениях целесообразно подключать выравнивающий конденсатор величиной 10 мкФ. Диод VD 1 служит защитой микросхемы, если нет входного напряжения и подачи ее выхода к питанию. Диод VD 2 предназначен для разряжания емкости С2 при замыкании цепи входа или выхода.
Недостатки микросхем
Свойства микросхем остаются на уровне большинства использования в практике радиолюбителей. Из недостатков микросхем можно отметить:
- Повышенное наименьшее напряжение между выходом и входом, составляющее 2-3 вольта.
- Ограничения на наибольшие параметры: напряжение входа, рассеиваемая мощность, ток выхода.
Указанные недостатки не слишком заметны и быстро окупаются простым использованием и малой стоимостью.
Доброго времени суток!
Сегодня, хотелось бы затронуть тему питания электронных устройств.
Итак, прошивка готова, микроконтроллер куплен, схема собрана, остается лишь подключить питание, но где его взять? Предположим что микроконтроллер AVR и схема запитывается 5 вольтами.
Получить 5в нам помогут следующие схемы:
Линейный стабилизатор напряжения на микросхеме L 7805
Данный способ самый простой и дешевый. Нам понадобятся:
- Микросхема L 7805 или её аналоги.
- Крона 9v или любой другой источник питания (ЗУ телефона, планшета, ноутбука).
- 2 конденсатора (для l 7805 это 0.1 и 0.33 микроФарад).
- Радиатор.
Соберем следующую схему:
Данный стабилизатор основывает свою работу на микросхеме l 7805, которая обладает следующими характеристиками:
Максимальный ток: 1.5A
Входное напряжение: 7-36 В
Выходное напряжение:5 В
Конденсаторы служат для сглаживания пульсаций. Однако, падение напряжения происходит непосредственно на микросхеме. То есть если на вход мы подаем 9 вольт, то 4 вольта (Разница между входным напряжением и напряжением стабилизации) упадут на микросхеме l 7805. Это приведет к выделению тепла на микросхеме, количество которого легко рассчитать по формуле:
(Входное напряжение – напряжения стабилизации)* ток через нагрузку.
То есть если мы подаем 12 вольт на стабилизатор, которым мы питаем схему, которая потребляет 0.1 Ампера, на l 7805 рассеется (12-5)*0.1=0.7 вт тепла. Поэтому, микросхему необходимо закрепить на радиаторе:
Плюсы данного стабилизатора:
- Дешевизна (Без учета радиатора).
- Простота.
- Легко собирается навесным монтажом, т.е. отсутствует необходимость изготовления печатной платы.
Минусы:
- Необходимость размещения микросхемы на радиаторе.
- Отсутствует возможность регулировки стабилизируемого напряжения.
Данный стабилизатор отлично подойдет как источник напряжения для простых, нетребовательных к питанию схем.
Импульсный стабилизатор напряжения
Для сборки нам понадобится:
- Микросхема LM 2576S -5.0 (Можно взять аналог, однако обвязка будет другой, уточните в документации конкретно вашей микросхемы).
- Диод 1N5822.
- 2 конденсатора(Для LM 2576S -5.0, 100 и 1000 микроФарад).
- Дроссель (Катушки индуктивности) 100 микроГенри.
Схема подключения следующая:
Микросхема LM
2576S
-5.0 обладает следующими характеристиками:
- Максимальный ток: 3A
- Входное напряжение:7-37 В
- Выходное напряжение: 5В
Стоит заметить что данный стабилизатор требует большего количества компонентов(А так же наличия печатной платы, для более аккуратного и удобного монтажа). Однако данный стабилизатор обладает огромным преимуществом перед линейным собратом - он не греется, да и максимальный ток в 2 раза выше.
Плюсы данного стабилизатора:
- Меньший нагрев (Отсутствует необходимость покупки радиатора).
- Больший максимальный ток.
Минусы:
- Дороже линейного стабилизатора.
- Сложность навесного монтажа.
- Отсутствует возможность изменения стабилизируемого напряжения (При применении микросхемы LM 2576S -5.0).
Для питания простых любительских схем на микроконтроллерах AVR , представленных выше стабилизаторов достаточно. Однако в следующих статьях, мы попробуем собрать лабораторный блок питания, который позволит быстро и удобно настраивать параметры питания схем.
Спасибо за внимание!
Компенсационные стабилизаторы положительного напряжения популярной серии «78хх» были разработаны в 1976 г. на фирме Texas Instruments. В дальнейшем появились их модификации (Табл. 6.3) и аналогичные разработки других фирм. Выходные напряжения стандартизованы согласно ряду: 1.5; 1.8; 2.5; 2.7; 2.8; 3.0; 3.3; 4; 5; 6; 8; 9; 12; 15; 18; 24 В. Изготовители различаются по первым буквам в названии, например, L7812 (STMicroelectronics), КА7805 (Samsung), NJM78L03 (NJRCorporation), LM7805 (Fairchild), UTC7805 (UnisonicTechnologies). Встранах СНГ эти стабилизаторы известны по микросхемам серии КР142ЕНхх.
Важный нюанс. Допустимое падение напряжения между входом и выходом стабилизатора (£/Вх-вых) зависит от тока нагрузки. Так, например, для микросхем серии «7805» оно составляет 1 В при токе 20 мА и 2 В при токе 1 А. В кратких справочных данных обычно указывают только последний параметр (2 В/1 А), а полные нагрузочные характеристики приводятся только в графиках даташитов. Следовательно, внимательно их изучая, можно избежать ненужной перестраховки.
Все современные интегральные стабилизаторы имеют защиту от короткого замыкания в нагрузке, от температурного перегрева кристалла и от выхода рабочей точки из зоны безопасной работы .
Кроме стабилизаторов фиксированного напряжения существуют интегральные регулируемые стабилизаторы. Первые их образцы разработал Роберт Добкин (Robert Dobkin) в 1977 г. на фирме National Semiconductor. Типичными представителями этого направления являются микросхемы серии «317», выходное напряжение которых определяется делителем на двух резисторах.
На Рис. 6.6, а...р показаны схемы регулируемых и нерегулируемых интегральных стабилизаторов положительного напряжения.
Рис. 6.6. Схемы компенсационных интегральных стабилизаторов положительного напряжения (начало):
а) типовая схема включения интегрального стабилизатора DAL Серия микросхем «78Lxx» идеально подходит для несложных любительских конструкций, содержащих МК и имеющих ток потребления до 100 мА. Встроенная в DA1 защита от короткого замыкания ограничивает выходной ток на уровне 0.1...0.2 А, что во многих случаях спасает МК при аварии. Входное напряжение фильтруют элементы L1, C1, С2, причём катушка индуктивности может отсутствовать. Конденсаторы C1, С4 устанавливают вблизи (0...70 мм) от выводов стабилизатора DA1, чтобы предотвратить самовозбуждение последнего. Ёмкость конденсатора С2 должна быть в несколько раз больше, чем ёмкость конденсатора СЗ, иначе надо ставить защитный диод VD1 (показан пунктиром). Главное, чтобы при выключении питания выходное напряжение +5 В снижалось по времени быстрее, чем входное +6.5...+15 В (для этого и увеличивают ёмкость конденсатора С2), иначе может выйти из строя микросхема DA1. Если нет уверенности, то подобный диод рекомендуется ставить и в других аналогичных схемах;
б) стабилизатор DA1 (фирма Maxim/Dallas) не относится к серии «78хх». Он отличается названием и функциональностью. В частности, в микросхеме DA1 имеется вход для выключения стабилизатора (вывод 4) и вход для плавного регулирования напряжения (вывод 5). Микросхемы МАХ603 и МАХ604 взаимозаменяемые и обеспечивают соответственно +5 и +3.3 В на выходе;
в) LDO-стабилизатор на микросхеме DA1 с максимальным током нагрузки 1 А (аналог К1184ЕН1). В семействе LM2940 существуют микросхемы с выходным напряжением 5; 8; 9; 10; 12; 15 В, а в семействе LP2950 — с напряжением 3.0; 3.3; 5 В;
г) UltraLDO-стабилизатор на микросхеме DA1 в SMD-корпусе. Напряжение UВХ-вых не более 0.12 В при токе нагрузки 50 мА и не более 7 мВ при токе нагрузки 1 мА. Существуют модификации данного стабилизатора с выходным напряжением согласно ряду: 1.5; 1.8; 2.5; 2.85; 3.0; 3.2; 3.3; 3.6; 3.8; 4.0; 4.7; 4.85; 5.0 В;
д) регулируемый стабилизатор напряжения на микросхеме DAI серии «317».
е) напряжение +13 В получается сложением двух напряжений стабилизаторов DAI и DA2
ж) индикатор HL1 светится зелёным цветом при нормальном напряжении батареи/аккумулятора GB1 в пределах 6.8...9 В. Ниже 6.8 В его свечение прекращается, что является сигналом к замене батареи или подзарядке аккумулятора;
з) стандартный приём увеличения выходного напряжения стабилизатора DA1 на 0.1...0.3 В. Это может потребоваться при некондиционных параметрах микросхемы DA I или для тестирования работы МК при повышенном питании. Резистором R1 в небольших пределах регулируется выходное напряжение на линейном участке ВАХ диода VD1 (ток 5... 10 мА). Резистор RI не обязателен, если микросхему DAI серии «78LC05», «78-L05» заменить аналогичной из серии «7805», имеющей потребление тока через вывод GND в пределах 3...8 мА;
и) стабилизатор напряжения DAI дополнен усилителем тока на звуковой микросхеме DA2, которая используется как повторитель напряжения с нагрузкой до 3 А. Питание микросхемы DA2должно быть повышенным +9...+12 В, хотя и не обязательно стабилизированным;
Рис. 6.6. Схемы компенсационных интегральных стабилизаторов положительного напряжения (продолжение):
к) высокое входное напряжение 60 В сначала понижается до 23 В (DA1), а затем до 5 В (DA2). Разность напряжений между входом и выходом микросхемы DAI не должна превышать 40 В. При большом токе нагрузки может потребоваться установка микросхем DAI, DA2 на радиаторы;
л) резистором RI плавно подстраивается напряжение в верхнем, более мощном канале. Если средний вывод резистора RI в результате вращения его движка электрически соединится с общим проводом, то в двух каналах будут идентичные напряжения +5 В. Стабилизаторы DAI, DA2 могут иметь как одинаковые, так и разные выходные напряжения;
м) блок питания с условным названием «Ступенька» состоит из последовательно включённых стабилизаторов напряжения DA1...DA3. Ток нагрузки, просуммированный по трём цепям + 12, +9 и +5 В, не должен превышать максимально допустимого тока для микросхемы DA1
н) получение двух одинаковых напряжений от одного общего источника +7...+15 В. Это полезно, например, для развязки аналоговых и цифровых цепей МК или для отдельного питания высокочувствительного входного усилителя;
Рис. 6.6. Схемы компенсационных интегральных стабилизаторов положительного напряжения (окончание):
о) получение трёх разных стабилизированных напряжений для питания процессорного ядра, а также внутренней и внешней периферии у новых современных МК. Помехозащитный фильтр FBI (фирма Murata Manufacturing) имеет малые габариты. Он может быть заменён однозвенным LC-фильтром на дискретных элементах;
п) получение хорошо стабилизированного напряжения +5 В и «квазистабилизированного» напряжения +2.8...+3.2 В. Диоды VD1...VD3 снижают выходное напряжение, но оно будет зависеть от протекающего через них тока и температуры окружающей среды. Диодов может быть не три, а два, причем как обычных, так и диодов Шоттки. Резистор R1 служит для начальной нагрузки потоку, чтобы зафиксировать рабочую точку диодов на крутой вертикальной ветви ВАХ, начиная с 10 мА;
р) двухканальный стабилизатор напряжения DA1 (фирма STMicroelectronics) обеспечивает питанием сразу два выходных тракта +5.1 и +12 В. Ток нагрузки в каждом канале может составлять 0.75... 1 А.