3 ויסות מתח קבוע מסוף - מעגלי עבודה ויישום

3 הרגולטורים הקבועים המסופקים הפופולריים הקיימים כיום הם בצורה של IC 7805, IC 7809, IC 7812, IC 7815 ו- IC 7824, המתאימים ליציאות מתח קבועות של 5 וולט, 9 וולט, 12 וולט, 15 וולט ו -24 וולט. .

אלה נקראים קבועים וסת מתח מכיוון שמכשירי IC אלה מסוגלים לייצר מתח יציאת DC קבוע מיוצב בתגובה למתח כניסה DC ללא ויסות גבוה בהרבה.

ויסות מתח מונוליטי יוקרתי אלה ניתנות לרכישה בזול מאוד בימינו, מה שבדרך כלל פחות יקר ופחות מסובך לעבודה בהשוואה לבניין. מעגל רגולטור דיסקרטי מקבילות.

רגולטורים אלה עם 3 מסופים קלים להפליא לחיבור, כפי שניתן לראות בתרשים המעגל להלן המדגים את השיטה הסטנדרטית לפיה מיושמים מכשירי IC אלה.

שלושת המסופים של ה- IC מיועדים לסיבות ברורות עם השמות קלט, משותף ופלט .

האספקה ​​החיובית והשלילית מחוברים פשוט על פני מסופי הכניסה והמסוף המשותפים של ה- IC בהתאמה, בעוד שהמתח המיוצב המווסת נרכש על גבי מסופי הפלט והמסוף המשותף.

החלק החיצוני הנפרד היחיד המתבקש הוא קבלים על הכניסה ומוליכי הפלט של ה- IC. קבלים אלה נחוצים בכדי לשפר את רמת ויסות הפלט של המכשיר ולשפר את התגובה החולפת. ערכי המיקרו-פארדים של קבלים אלה הם בדרך כלל לא קריטיים, ולכן הם בדרך כלל כל דבר שבין 100 nf, 220 nf או 330 nf.

סוגי רגולטורים מסדרת 78XX

ה סוגי המתח הקבועים הנפוצים והנפוצים ביותר , מווסתים מתח מונוליטי הם הרגולטורים החיוביים מסדרת 78XX, והווסתים השליליים מסדרת 79XX.

אלה נמצאים עם 3 מפרטי זרם פלט. הם מספקים לך 9 סוגים חיוביים ותשעה 9 סוגים שליליים של גרסאות, כפי שנחשף בתרשים להלן.

סדרות 78XX אלה של ICs מגיעות עם דירוגי מתח נוספים הן בצורות חיוביות והן בשליליות. הטווחים הסטנדרטיים עבור הרגולטורים 78XX הללו הם 8 וולט, 9 וולט, 10 וולט, 18 וולט, 20 וולט ו -24 וולט, התואמים ICs 7808, 7809, 7810, 7818, 7820, 7824 ICs.

רבים מהתקנים אלה כוללים תווי סיומת או דמויות עם המספר המודפס שלהם, בהתאם ליצרן או לסוג המותג.

עם זאת, כולם זהים במהותם עם דירוג זהה. כמה עסקאות חלקים לא יקדמו ממשקים אלה לפי מספר סוג, אלא רק יצביעו על מפרט הקוטביות, המתח והזרם שלהם, ולעתים בהתייחס לסגנון החבילה שלהם.

תכונות עיקריות

מכשירי IC אלה כוללים הגבלת זרם מובנה והגנה קצרה על עומס הפלט. בסדרות הרגולטורים 78XX בעלות הספק בינוני וגבוה, בדרך כלל תכונה זו היא מסוג foldback. הגבלת זרם מתקפל היא מצב בו עומס יתר של הפלט פשוט אינו מגיב על ידי זרם המוצא עקב הגבלת זרם אוטומטית.

מהי מגבלת זרם Foldback

לתגובת הקיפול של מעגל הגבלת זרם מתקפל ניתן לראות באיור הבא, המדגים בבירור כיצד זרם המוצא ממזער בתנאי עומס יתר לרוב פחות מ- 50% מזרם המוצא האידיאלי. הסיבה העיקרית לשימוש בהגבלת זרם מתקפל היא שהיא מקצצת משמעותית את ההתפזרות בתוך הרגולטור במצבי קצר.

ניתן להבין את התגובה המגבילה את זרם הקיפול מההסבר הבא:

נניח שיש לנו 7805 IC עם כניסת 10 וולט והוא עובר קצר על גבי מסופי הפלט שלו. במצב זה תחת סוג רגיל של זרם המגביל את תפוקת ה- IC ימשיך לייצר זרם של אמפר אחד וייתן פיזור של 10 וואט. אך עם זרם מתקפל מיוחד המגביל את זרם הקצר עלול להיות מוגבל לסביבות 400 מיליאמפר, וכתוצאה מכך פיזור במכשיר של 4 וואט בלבד.

תכונת כיבוי תרמית

כמו כן, רוב רגולטורי המתח המונוליטיים כוללים מעגלי הגנה על כיבוי תרמי מובנים. תכונה זו עוזרת להפחית את זרם הפלט במקרה שהמכשיר עובר מצב התחממות יתר.

סוגים אלה של ICs של ויסות מתח הם כתוצאה מכך חזקים ביותר, ולעולם אינם ניזוקים בקלות גם כאשר אלה אינם משתמשים בצורה שגויה. עם זאת, אחת הדרכים בהן הם יכולים להיהרס היא באמצעות יישום מתח אספקת כניסה גבוה מהטווח שצוין.

תוכלו למצוא וריאציות במתח הכניסה המרבי הנסבל שצוינו על ידי ספקים שונים עבור מכשירי IC אלה מהסוג הסטנדרטי הזהה, אם כי 25 וולט הם ככל הנראה הטווח המינימלי המוצע לכל מכשיר 5 וולט (7805). וסת מתח רב יותר יכול להתמודד עם מינימום 30 וולט, ואילו עבור זנים של 20 ו -24 וולט טווח הקלט הוא עד 40 וולט.

כדי שהמעגל יעבוד כראוי מתח הכניסה חייב להיות גבוה ב -2.5 וולט ממתח היציאה הנדרש, למעט רגולטור 7805 שבו מתח הכניסה אמור להיות רק יותר מ -2 וולט מעל יציאת 5 וולט הנדרשת, כלומר עליו להיות מינימום 7 V.

זרם המתנה ללא עומס

הזרם השקט או צריכת הזרם הסרק של מכשירי IC אלה ללא עומס כלשהו בפלט יכולים להיות בין 1 ל -5 mA, אם כי זה עשוי להיות עד 10 mA בכמה גרסאות הספק גבוהות מאוד.

ויסות קו ועומס

ויסות הקו לכל ICs הרגולטור 78XX קטן מ -1%. משמע, מתח המוצא עשוי להציג וריאציה של פחות מ -1% ללא קשר לוואי מתח הכניסה מתחום מתח הכניסה המקסימלי והמינימלי.

ויסות העומס בדרך כלל גם נמוך מ -1% עבור מרבית המכשירים הללו. מאפיינים אלה מבטיחים כי הפלט ימשיך לספק את מתח המוצא הקבוע הקבוע ללא קשר לתנאי טעינת הפלט.

התכונה לדחיית אדווה עבור מרבית ICs הרגולטור הללו נמצאת בסביבות 60 dB יחד עם רמת רעש פלט שעשויה להיות נמוכה מ- 100 מיקרו וולט.

פיזור כוח

כשמשתמשים בממשקי IC אלה של הרגולטור 78XX עליכם לזכור שהמכשירים הללו מדורגים לטפל בכמות סופית של פיזור חשמל. לפיכך, תחת עומס המוצא הגבוה ביותר, לעולם אין לאפשר למתח הקלט לעלות על כמה וולט הגבוהים מגבול הקלט המרבי המותר.

פיזור ההספק המקסימלי בטמפרטורת החדר הרגילה (25 מעלות צלזיוס) לטווחי המכשירים הנמוכים 78XX בעלי הספק נמוך, בינוני וגבוה הוא 0.7 וואט, 1 וואט ו -2 וואט בהתאמה.

ניתן לשפר משמעותית את המגבלה הנ'ל ל -1.7 וואט, 5 וואט ו -15 וואט בהתאמה אם ההתקנים מותקנים על גוף קירור גדול משמעותית. ההספק המפוזר בכל מכשירי הווסת הללו עומד ביחס להפרש בין מתח הכניסה והפלט, כפול זרם המוצא.

כיצד להחיל גוף קירור על מכשירי IC 78XX

במצב זה כאשר המכשיר נטען במלואו בסביבות 800 מיליאמפר, הפיזור מהמכשיר יכול להיות עד 4 וואט (0.8A x 5V = 4W).

נראה כי מדובר בפעמיים יותר ממקסימום 2 וואט PD המותר למכשיר 7815. זה מרמז שיש לפצות את 2 הוואט הנוספים באמצעות גוף קירור.

מבחר רחב של צלעות קירור זמין בדרך כלל בשוק, ואלה מזוהים עם דירוג של מעלות / וואט מסוימות.

דירוג זה מעיד בעצם על עליית הטמפרטורה הנגרמת לכל וואט כוח בודד המופץ דרך גוף הקירור. זה מציין גם כי עבור גוף קירור גדול יותר, המעלות לוואט יורדות באופן יחסי.

הגודל הנמוך ביותר של גוף הקירור הדרוש למכשיר מווסת 78xx יכול להיקבע באופן הבא.

עלינו לברר בעיקר את טמפרטורת האטמוספירה הנומינלית בה משתמשים במכשיר. למעט אם המכשיר עשוי לשמש בסביבה חמה במיוחד, דמות של כ- 30 מעלות צלזיוס יכולה להיחשב כהנחה סבירה.

דירוג טמפרטורה בטוח

בשלב הבא, ייתכן שיהיה חיוני ללמוד את דירוג הטמפרטורה הבטוח המרבי עבור IC הרגולטור 78XX הספציפי. לווסתים 78XX מונוליטיים טווח זה עשוי להיות 125 מעלות צלזיוס. עם זאת, זוהי למעשה טמפרטורת הצומת, ולא הטמפרטורה המקרה שבה ה- IC יכול לעמוד.

הטמפרטורה המרבית המותרת המותרת היא סביב 100 מעלות צלזיוס. לכן חשוב להיות לא לאפשר לטמפרטורת המכשיר לעלות מעל 70 מעלות צלזיוס (100 - 30 = 70).

מכיוון שהספק של 2 וואט עלול לגרום לעלייה בטמפרטורה של מקסימום 70 מעלות, גוף הקירור המדורג להתפזר של 35 מעלות צלזיוס / וואט או פחות (70 מעלות חלקי 2 וואט = 35 מעלות צלזיוס לוואט) יהיה טוב. מספיק.

באופן מעשי, יש להשתמש בכדור קירור גדול יחסית, מכיוון שמעבר החום אינו יעיל במיוחד ברוב המקרים.

יתר על כן, כדי לקבל יציבות לאורך זמן יש לוודא שהמכשיר מופעל באופן אידיאלי בטווח הטווח המקסימלי המותר המותר.

אם בכלל אפשר להבטיח מרווח סביר +/- 20 מעלות או אולי יותר.

כאשר ה- IC של הרגולטור סגור בתוך מיכל ומכוסה מהאווירה החופשית, עלול לגרום להתחממות האוויר הכלוא במיכל על ידי פיזור הרגולטור. זה עלול בתורו לגרום לחלקים הרגישים האחרים ב- PCB לעבוד בתנאים חמים יותר. מצב כזה עשוי לדרוש גוף קירור גדול יותר עבור ה- IC של הרגולטור.

מעגלי יישום

מעגל יישום אופייני של ספק כוח המשתמש במווסת מתח מונוליטי 78XX מתח קבוע ניתן לראות להלן.

בתכנון זה משמש IC 7815 כ- IC הרגולטור המספק לנו כ- +15 וולט בזרם של כ- 800 mA.

השנאי המשמש מדורג עם 18 -0 - 18V למשני עם דירוג זרם 1 אמפר.

הוא מחובר למיישר גלים מלא לדחוף ולשלוף המספק מתח פרוק של כ- 27 וולט DC לאחר סינון דרך C1.

קבלים C2 ו- C3 עובדים כמו קבלים לניתוק כניסת ופלט, אותם יש לחבר קרוב יותר לגוף ה- IC. כאשר עומס המוצא מלא תראה את מתח הכניסה המופעל ל- IC1 שמגיע לרמה של 19 עד 20 וולט, ומאפשר הפרש של כ -5 וולט על פני כניסה / פלט של הרגולטור.

כיצד ליצור מעגל אספקת חשמל כפול

מכיוון שניתן לרכוש רגולטורים מונוליטים במתח קבוע 78XX הן בגרסאות שליליות והן בגרסאות חיוביות, הם נראים מושלמים ליישום ספקי כוח מאוזנים כפולים .

כאשר, למשל, יש צורך באספקה ​​מוסדרת להפעלת מעגל מבוסס מגבר עם אספקה ​​חיובית ושלילית של 12 וולט ב 100 mA, ניתן ליישם את העיצוב המוצג באיור הבא.

בדוגמה זו, T1 הוא שנאי 15-0-15 וולט המדורג עם דירוג זרם משני של 200 mA או יותר. אתה יכול למצוא כמה מיישרים גל מלא לדחיפה למשוך D2 ו- D3 שנותנים לך תפוקה חיובית.

D1 יחד עם D4 מספקים תפוקה שלילית. ההיצע החיובי מסונן על ידי C1 ואילו הקו השלילי מנקה ומסונן על ידי C2.

IC1 נותן לך תפוקת אספקה ​​חיובית מוסדרת, ואילו IC2 פועל כמו רגולטור אספקה ​​שלילי. C3 עד C6 ממוקמים כמו קבלים לניתוק צימוד לשיפור יעילות הפלט במונחים של תגובה טובה יותר לדוקרנים, רעשים וארעיים.

מתח יציאה גבוה יותר באמצעות מעגל רגולטור סדרתי

התצורה המוצגת לעיל יכולה לשמש גם להשגת ערכי מתח משולבים של שני הווסתים. כלומר אם 79L12 מוחלף בווסת 78L12 יאפשר הפלט להיות 24 וולט.

בתצורה כזו, ניתן להתעלם מקו 0V, וניתן לגשת לפלט + 24V ישירות על פני הקווים החיוביים והשליליים של הפלט.

מתח יציאה גבוה יותר באמצעות מעגל דיודות מסדרה

למעשה קל מאוד להשיג דחף מתח קטן ביציאה תוך שימוש בדיודת מיישר כלשהי בין סיכת הקרקע של ה- IC לקו הקרקע.

גישה זו מאפשרת למשתמש לגשת לרמת מתח מעט גבוהה יותר אשר עשויה שלא להתקבל ישירות מכל מכשיר רגולטור מוכן.

את הטכניקה המדויקת של חיווט תצורה זו ניתן ללבוש בתמונה הבאה.

בדוגמה זו הערכנו את מתח המוצא הנדרש להיות בערך 6 וולט, ויישמנו אותו באמצעות ויסות 5 וולט על ידי הגברת התפוקה בוולט אחד.

כפי שניתן לראות, גובה 1 V זה מושג ביעילות פשוט על ידי שילוב של דיודות מיישר סדרה עם העופרת המשותפת של הרגולטור.

המיישרים מחוברים כדי לוודא שהם מוטים קדימה באמצעות זרם השקט המשמש את הרגולטור, ואשר נע דרך מסוף ה- GND המשותף של המכשיר.

הדיודות המצורפות כתוצאה מכך מתנהגות כמו דיודות זנר במתח נמוך, כאשר כל דיודות צונחות סביב 0.5 עד 0.6 וולט ומאפשרות מתח זנר משולב של כ -1 עד 1.2 וולט.

מטרת התכנון היא להרים את המסוף המשותף של הרגולטור בוולט אחד מעל פוטנציאל אספקת הקרקע. כאן הרגולטור 7805 IC מייצב למעשה את התפוקה המדורג ב -5 וולט מעל קו הקרקע, ומכאן שעל ידי העלאת מסוף הקרקע בסביבות 1 וולט, גם הפלט מורם באותו גודל ממש, מה שגורם לפלט גם להיות מווסת בערך רמת 6 וולט. הליך זה עובד בצורה טובה מאוד עם כל שלושת IC- וסת מתח 78XX המסופקים.

נגד הטיה לדיודות

עם זאת, במקרים מסוימים ייתכן שתצטרך לחבר נגד חיצוני על פני ה- GND וסיכת הפלט של ה- IC כדי לסייע לזרם קצת נוסף לדיודות, כך שיוכלו להתנהל בצורה מיטבית לתוצאות המיועדות.

מכיוון שכל דיודת מיישר תקל על ירידה קדימה של כ- 0.65 וולט בערך, על ידי חישוב דיודות כאלה יותר בסדרות נוכל להשיג רמה גבוהה יחסית של מתח מוגבר על פני פלט ה- IC.

עם זאת, כדי שזה יקרה, על רמת הקלט להיות גבוהה יותר ב -3 V לפחות מרמת הפלט הסופית המשוערת. דיודות סיליקון כמו 1N4148 יעבדו יפה למדי ליישום.

לחלופין אם דיודות נראות מסורבלות, ניתן להשתמש גם בדיודת זנר שווה ערך לקבלת אותו אפקט, כפי שמוצג בדוגמה הבאה.

עם זאת, אנא וודאו כי ההליך מיושם לגידול של לא יותר מ -3 וולט מהדירוג בפועל של המכשיר. מעבר לרמה זו ייצוב התפוקה עשוי להיפגע.

הגדלת קיבולת הנוכחית

ניתן ליישם שינוי גדול נוסף לווסת 78XX להשגת זרם יציאה מוגבר הגבוה מהדירוג המרבי של המכשיר.

שיטה אחת לעשות זאת מוצגת להלן.

יחס התצורה R1 ו- R2 המצוין מבטיח כי עבור כל זרם מיליאמפ שעובר דרך R1, D1 והווסת, קצת זרם העולה על 4 mA מועבר דרך Tr1 ו- R2.

כתוצאה מכך כאשר משתמשים במגבר 1 המלא דרך IC1, יש לנו זרם של יותר מ -4 אמפר שעובר דרך Tr1. מצב זה מאפשר למעגל לספק זרם יציאה אופטימלי שגבוה מעט מ -5 אמפר.

גם בתנאי עומס יתר, הזרמים דרך Tr1 ו- IC1 ממשיכים להיות בעלי יחס גבוה במקצת מ -4: 1, לפיכך, התכונה המגבילה הנוכחית של ה- IC ממשיכה לעבוד ללא בעיות.

מעגלים בצורה זו למעשה הוכיחו את עצמם כמיותר בימינו בגלל הזמינות של התקני ויסות הספק גבוה יותר כמו 78H05, 781-112 וכו 'שמגיעים עם דירוג זרם מרבי של 5 אמפר, ומאפשרים למשתמש להגדיר אותם בדיוק באותה קלות כמו המקבילים לזרם התחתון.