L7805-CV — практически для любого радиолюбителя собрать источник питания со стабилизирующим выходным напряжением на микросхеме 7805 и аналогичных из этой серии, не представляет никакой сложности. Именно об этом линейном регуляторе входного постоянного напряжения пойдет речь в данном материале.
На рисунке выше, представлена типичная схема линейного стабилизатора L7805 с положительной полярностью 5v и номинальным рабочим током 1.5А. Данные микросхемы приобрели такую известность, что за их производство взялись большинство мировых компаний. А вот на снимке ниже, представлена схема немного усовершенствованная, за счет увеличения емкости конденсаторов С1-С2.
Как правило, между радиотехниками и электронщиками этот чип называют сокращенно, не называя впереди стоящих буквенных обозначений указывающих на производителя. Ведь и так понятно для каждого, что это — стабилизатор, последняя цифра, которого указывает его напряжение на выходе.
Кто еще не сталкивался с данными электронными компонентами на практике и мало, что о них знает, то вот вам для наглядности небольшое видео по сборке схемы:
Стабилизатор напряжения 5v! На микросхеме L7805CV
Одно из важных условий — высокое качество компонентов
На самом деле при покупке комплектующих изготовитель играет значительную роль. Когда вы приобретаете любые электронные компоненты, всегда обращайте внимание на бренд детали, а также поинтересуйтесь кто их поставляет. Лично меня устраивает продукция компании «STMicroelectronics», производителя микроэлектронных компонентов.
Безымянные стабилизаторы или от мало известных фирм, как правило всегда стоят дешевле, чем аналогичные от известных брендов. Но и качество таких деталей не всегда на должном уровне, особенно сказывается в их работе существенный разброс напряжения на выходе.
Практически мне много раз попадались микросхемы L7805 выдававшие выходное напряжение в пределах 4,6v, вместо 5v, а другие из этой же серии давали наоборот больше — 5,3v. К тому же, такие образцы частенько могут создавать приличный фон и повышенное потребление мощности.
Схема источника тока выполненная на микросхемах из серии L78xx
Значение выходного тока обусловлено постоянным резистором R*, включенным параллельно с конденсатором 0,1uF, именно это сопротивление в свою очередь создает нагрузку для L7805 . Причем, стабилизатор не имеет заземления. На «землю» идет только один вывод сопротивления нагрузки Rн. Принцип действия такой схемы включения обязывает L7805-CV выдавать в нагрузку определенную величину тока, посредством регулирования выходного напряжения.
Величина тока на выходе источника L78хх
Неприятный момент, который можно наблюдать в схеме, это суммирование тока покоя Id с током на выходе. Параметры тока покоя обозначены в документации на микросхему. В основном такие стабилизаторы имеют постоянную величину тока покоя, составляющую 8мА. Это значение является наименьшим током выходной цепи чипа. Следовательно, при попытке создать источник тока, у которого значение будет меньше, чем 8мА, никак не получится.
Здесь можно скачать документацию на микросхему L78xx
В лучшем случае от L7805 можно получить выходные токи в пределах от 8мА до 1А. Впрочем, при работе на токах превышающие значение 750-850 мА, категорически рекомендуем устанавливать микросхему на радиатор. Но и работать на таких токах все же не оправдано. Обозначенный в документации ток в 1А — это его максимальное значение. В фактических условиях чип наверняка выйдет из строя из-за перегрева. Поэтому, оптимальный выходной рабочий ток должен находится в пределах от 20 мА до 750 мА.
Корректность выходного тока и величина напряжения
В тоже время не постоянность тока покоя формируется как ΔId = 0.5мА. Данное значение показывает верность настройки тока в выходном тракте. Соответственно и точность установки выходного тока зависит от сопротивления нагрузки микросхемы R*. В этом случае, желательно применять прецизионные резисторы, обладающие высокой стабильностью и существенной точностью, от ±0,0005% до ±0,5%.
Оптимальное сопротивление нагрузки
Одновременно с этим нужно принять во внимание значение сопротивления нагрузки. Здесь все просто, то есть используя закон Ома можно все высчитать. Например:
V= I*R = 0.1 * 100 = 10 Вольт
Исходя их таких несложных расчетов мы выяснили, какое должно быть напряжение на нагрузке с сопротивлением 100 Ом, чтобы создать выходной ток 100 мА. Согласно эти расчетам получается, что оптимальным вариантом будет использовать микросхему 7812 либо 7815, рассчитанную на 12v и 15v в соответствии, с целью иметь запас.
Заключение
Естественно, в такой схеме источника тока присутствуют ограничительные моменты. Хотя она может быть полезна для большого количества решений, в которых высокая точность не играет особой роли. Отсутствие какой либо сложности в схеме, дает возможность изготовить источник тока практически в любых условиях, тем более комплектующие для нее приобрести не составит труда.
Susanne Nell
Если вам нужен источник питания с высоким КПД, но использовать микросхемы дорогих DC/DC преобразователей вы не хотите, тогда схема на Рисунке 1 для вас. Ее основой служит микросхема IC 1 - широко распространенный, дешевый линейный стабилизатор напряжения LM7805. Схема, внешним ключом которой служит p-n-p транзистор, легко может отдавать выходной ток более 1 А. Дополнительной полезной функцией является автоматическое выключение переключающей цепи при отсутствии нагрузки или при снижении выходного тока до нескольких миллиампер. При этих условиях схема начинает работать как обычный линейный регулятор. После первого включения входного напряжения ток потечет на выход через резистор R 1 и микросхему LM7805. Кроме того, ток пойдет через переход эмиттер-база Q 1 и включит транзистор. Начнет нарастать ток через индуктивность L 1 , и выходной конденсатор C 2 будет заряжаться. Когда выходное напряжение достигнет номинального напряжения регулятора (5 В для LM7805), выход регулятора отключится.
С этого момента транзистор Q 1 выключается, поскольку LM7805 прерывает его базовый ток. После закрывания ключа напряжение на индуктивности меняет полярность, и через диод D 1 начинает течь ток. При подключенной нагрузке выходной ток разряжает конденсатор C 2 . Когда напряжение на выходе схемы опустится на несколько милливольт ниже выходного напряжения 5 В микросхемы LM7805, микросхема вновь начнет отдавать ток в нагрузку. В результате включается Q 1 , и цикл повторяется вновь. При малой нагрузке или ее отсутствии весь выходной ток течет через LM7805, и транзистор Q 1 остается закрытым. Пусковой ток переключающей цепи вы можете изменить, подобрав соответствующее сопротивление резистора R 1 .
Эту схему можно использовать и для напряжений более высоких, чем 5 В. Заменив LM7805 на LM7812 или LM7815, вы получите выходное напряжение 12 или 15 В. Для таких повышенных напряжений в схему потребуется добавить резисторы R 2 и R 3 . Эти резисторы вносят в схему небольшой гистерезис, снижая частоту переключения. Типичные значения их сопротивлений равны 2.2 Ом и 2.2 кОм, соответственно. Преобразуя 24 В в 12 В с помощью схемы на Рисунке 1, вы сможете достичь КПД порядка 75. При использовании 5-вольтового регулятора КПД упадет до 65%, но и это значение все же лучше, чем можно получить от простого линейного стабилизатора.
Материалы по теме
Регулятор напряжения L7805 предназначен для стабилизации высокого входного напряжения (7-35В) в 5В. Характеристики стабилизатора напряжения LM7805:Корпус: TO-220Сила тока: 1.5АНапряжение входное максимальное:...
- 470мкФ на выходе - большая емкость и большой недостаток.
- Почему это большой недостаток?
- Мы не ищем лёгких путей. Героически преодолеваем трудности, которые сами и создаём....
- Маленькая хрень в sot23+дроссель 4.7uH делает то же самое. На частоте от 800КГц до мегагерца. Эти колхозные технологии ещё печатал журнал Радио чёрти когда. Но тогда это имело смысл. Сейчас нет.
- оно, конечно, работать будет. только здесь использован принцип определения стабилизированного напряжения с помощью компаратора. поэтому наличие пульсаций на стабилизированном напряжении принципиально. и, скорее всего, это будут не милливольты. а если ставится задача удешевить преобразователь, так можно вместо дешёвого стабилизатора применить ещё более дешёвый транзистор в СМД корпусе. цена вопроса - 1 цент.
Известно, что яркость светодиода очень сильно зависит от протекающего через него тока. В то же время ток светодиода очень круто зависит от питающего напряжения. Отсюда возникают заметные пульсации яркости даже при незначительной нестабильности питания.
Но пульсации - это не страшно, гораздо хуже то, что малейшее повышение питающего напряжения может привести к настолько сильному увеличению тока через светодиоды, что они просто выгорят.
Чтобы этого не допустить, светодиоды (особенно мощные) обычно запитывают через специальные схемы - драйверы, которые по сути своей являются стабилизаторами тока. В этой статье будут рассмотрены схемы простых стабилизаторов тока для светодиодов (на транзисторах или распространенных микросхемах).
Есть еще очень похожие светодиоды - SMD 5730 (без единички в названии). У них мощность всего 0.5 Вт и максимальный ток 0.18 А. Так что не перепутайте.
Так как при последовательном подключении светодиодов общее напряжение будет равно сумме напряжений на каждом из светодиодов, то минимальное напряжение питания схемы должно быть: Uпит = 2.5 + 12 + (3.3 х 10) = 47.5 Вольт.
Рассчитать сопротивление и мощность резистора под другие значения тока можно с помощью простенькой программки Regulator Design (скачать).
Очевидно, что чем выше выходное напряжение стабилизатора, тем больше тепла будет выделяться на токозадающем резисторе и, следовательно, тем хуже КПД. Поэтому для наших целей лучше подойдет LM7805, чем LM7812.
LM317
Не менее эффективным получается линейный стабилизатор тока для светодиодов на LM317 . Типовая схема включения:
Простейшая схема включения LM317 для светодиодов, позволяющая собрать мощный светильник, состоит из выпрямителя с емкостным фильтром, стабилизатора тока и 93 светодиодов SMD 5630
. Здесь применены MXL8-PW35-0000 (3500K, 31 Lm, 100 mA, 3.1 V, 400 mW, 5.3x3 mm).
Если такая большая гирлянда из светодиодов не нужна, то к драйверу на LM317 для питания светодиодов придется добавить балластный резистор или конденсатор (чтобы загасить лишнее напряжение). Как это сделать мы очень подробно рассматривали в .
Недостаток такой схемы токового драйвера для светодиодов в том, что при повышении напряжения в сети выше 235 вольт, LM317 окажется за пределами расчетного режима работы, а при снижении до ~208 вольт и ниже, микросхема совсем перестает стабилизировать и глубина пульсаций будет целиком и полностью зависеть от емкости С1.
Поэтому использовать такой светильник нужно там, где напряжение более менее стабильно. И на емкости этого конденсатора не стоит экономить. Диодный мост можно взять готовый (например, миниатюрный MB6S) или собрать из подходящих диодов (U обр не менее 400 В, прямой ток >= 100 мА). Отлично подойдут упомянутые выше 1N4007 .
Как видите, схемка простейшая и не содержит каких-либо доростоящих компонентов. Вот текущие цены (и они, скорее всего, будут и дальше снижаться):
| название | характеристики | стоимость |
|---|---|---|
| SMD 5630 | LED, 3.3V, 0.15A, 0.5W | 240руб. / 1000шт. |
| LM317 | 1.25-37V, >1.5A | 112руб. / 10шт. |
| MB6S | 600V, 0.5A | 67руб. / 20шт. |
| 120μF, 400V | 18х30mm | 560руб. / 10шт. |
Таким образом, потратив в общей сложности 1000 руб., можно собрать десяток 30-ваттных (!!!) не мерцающих (!!!) лампочек. А так как светодиоды работают не на полную мощность, а единственный электролит не перегревается, то эти лампы будут практически вечными.
Вместо заключения
К недостаткам приведенных в статье схем следует отнести низкий КПД за счет бесполезной траты мощности на регулирующих элементах. Впрочем, это свойственно всем линейным стабилизаторам тока.
Низкий коэффициент полезного действия неприемлем для устройств, питающихся от автономных источников тока (светильники, фонарики и т.п.). Существенного повышения КПД (90% и более) можно добиться применением .
В этой статье мы рассмотрим возможности и способы питания цифровых устройств собранных своими руками, в частности на . Ни для кого не секрет, что залогом успешной работы любого устройства, является его правильное запитывание. Разумеется, блок питания должен быть способен выдавать требуемую для питания устройства мощность, иметь на выходе электролитический конденсатор большой емкости, для сглаживания пульсаций и желательно быть стабилизированным.
Последнее подчеркну особенно, разные нестабилизированные блоки питания типа зарядных устройств от сотовых телефонов, роутеров и подобной техники не подходят для питания микроконтроллеров и других цифровых устройств напрямую. Так как напряжение на выходе таких блоков питания меняется, в зависимости от мощности подключенной нагрузки. Исключение составляют стабилизированные зарядные устройства, с выходом USB, выдающие на выходе 5 вольт, вроде зарядок от смартфонов.
Многих начинающих изучать электронику, да и просто интересующихся, думаю шокировал тот факт: на адаптере питания например от приставки Денди , да и любом другом подобном нестабилизированном может быть написано 9 вольт DC (или постоянный ток), а при измерении мультиметром щупами подключенными к контактам штекера БП на экране мультиметра все 14, а то и 16. Такой блок питания может использоваться при желании для питания цифровых устройств, но должен быть собран стабилизатор на микросхеме 7805, либо КРЕН5. Ниже на фото микросхема L7805CV в корпусе ТО-220.
Такой стабилизатор имеет легкую схему подключения, из обвеса микросхемы, то есть из тех деталей которые необходимы для её работы нам требуются всего 2 керамических конденсатора на 0.33 мкф и 0.1 мкф. Схема подключения многим известна и взята из Даташита на микросхему:
Соответственно на вход такого стабилизатора мы подаем напряжение, или соединяем его с плюсом блока питания. А минус соединяем с минусом микросхемы, и подаем напрямую на выход.
И получаем на выходе, требуемые нам стабильные 5 Вольт, к которым при желании, если сделать соответствующий разъем, можно подключать кабель USB и заряжать телефон, mp3 плейер или любое другое устройство с возможностью заряда от USB порта.
Стабилизатор снижение с 12 до 5 вольт - схема
Автомобильное зарядное устройство с выходом USB всем давно известно. Внутри оно устроено по такому же принципу, то есть стабилизатор, 2 конденсатора и 2 разъема.
Как пример для желающих собрать подобное зарядное своими руками или починить существующее приведу его схему, дополненную индикацией включения на светодиоде:
Цоколевка микросхемы 7805 в корпусе ТО-220 изображена на следующих рисунках. При сборке, следует помнить о том, что цоколевка у микросхем в разных корпусах отличается:
При покупке микросхемы в радиомагазине, следует спрашивать стабилизатор, как L7805CV в корпусе ТО-220. Эта микросхема может работать без радиатора при токе до 1 ампера. Если требуется работа при больших токах, микросхему нужно установить на радиатор.
Разумеется, эта микросхема существует и в других корпусах, например ТО-92, знакомый всем по маломощным транзисторам. Этот стабилизатор работает при токах до 100 миллиампер. Минимальное напряжение на входе, при котором стабилизатор начинает работать, составляет 6.7 вольт, стандартное от 7 вольт. Фото микросхемы в корпусе ТО-92 приведено ниже:
Цоколевка микросхемы, в корпусе ТО-92, как уже было написано выше, отличается от цоколевки микросхемы в корпусе ТО-220. Её мы можем видеть на следующем рисунке, как из него становится ясно, что ножки расположены зеркально, по отношению к ТО-220:
Разумеется, стабилизаторы выпускают на разное напряжение, например 12 вольт, 3.3 вольта и другие. Главное не забывать, что входное напряжение, должно быть минимум на 1.7 - 3 вольта больше выходного.
Микросхема 7833 - схема
На следующем рисунке приведена цоколевка стабилизатора 7833 в корпусе ТО-92. Такие стабилизаторы применяются для запитывания в устройствах на микроконтроллерах дисплеев, карт памяти и другой периферии, требующей более низковольтного питания, чем 5 вольт, основное питание микроконтроллера.
Стабилизатор для питания МК
Я пользуюсь для запитывания собираемых и отлаживаемых на макетной плате устройств на микроконтроллерах, стабилизатором в корпусе, как на фото выше. Питание подается от нестабилизированного адаптера через гнездо на плате устройства. Его принципиальная схема приведена на рисунке далее:
При подключении микросхемы нужно строго соответствовать цоколевке. Если ножки спутать, даже одного включения достаточно, чтобы вывести стабилизатор из строя, так что при включении нужно быть внимательным. Автор материала - AKV.
Теперь поговорим о трех выводном стабилизаторе L7805. Микросхема выпускается в двух видах, в пластмассовом корпусе - ТО-220, например как транзистор КТ837 и металлическом корпусе - ТО-3, например как всем известный КТ827. Три вывода, если считать слева на право - то соответственно вход, минус и выход.
Последних две цифры в маркировке указывают на стабилизированный выход микросхемы - L7805 - 5 в, 7806 - 6 в.
Ниже будет описание и схема включения стабилизатора, которая подходит для всех микросхем этой серии.
На конденсаторы малой емкости не смотрим, желательно поставить побольше.
Output voltage - выходное напряжение. Input voltage - входное напряжение. В нашем примере выдает нам на выходе 5 вольт. Желательным входным напряжением производители отметили не более 10 в. Но, бывает так, что выходное стабилизированное напряжение иногда бывает или чуть занижено, или чуть завышено. Здесь мы видим, что стабилизатор L7805 может нам выдать одно из напряжений диапазона 4.75 - 5.25 в, но при этом должны соблюдаться условия (conditions), что ток на выходе в нагрузке не будет превышать 1 ампер. Нестабилизированное постоянное напряжение может быть от 7.5 и до 20 в, при это на выходе будет всегда 5 в. Это есть большой плюс данного радиокомпонента.
Цоколёвка и размеры стабилизатора напряжения 7805 в пластмассовом корпусе
Цоколёвка и размеры стабилизатора напряжения 7805 в металлическом корпусе
При нагрузке свыше 14 Вт, стабилизатор желательно установить на алюминиевый теплоотвод, чем больше нагрузка тем больше нужна площадь охлаждаемой поверхности.
Производят в основном в корпусе ТО-220
Максимальный ток нагрузки: 1.5, а
Допустимое входное напряжение: 35 в
Выходное напряжение: 5 в
Число регуляторов в корпусе: 1
Ток потребления: 6 мА
Погрешность: 4 %
Диапазон рабочих температур: 0 C ... +140 C
Отечественный аналог КР142ЕН5А
Для того, чтобы стабилизатор не вывести из строя окончательно, нужно придерживаться нужного минимума на входе микросхемы, то есть если L7805, то на вход пускаем примерно 7-8 в.
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 перегрев. В результате нагрева такой прибор может перейти в состояние защиты. Легкое в использовании и отсутствие наладки и дополнительных радиокомпонентов привело к тому что стабилизатор хорошо распространился среди радиолюбителей как начинающих так и профессионалов.