معرفی رگولاتور خطی 78xx

در این مقاله قصد داریم تا شما را با یکی از پرکاربردترین رگولاتورهای ولتاژ با سری 78xx آشنا کنیم. این رگولاتور قادر است تا برای ما ولتاژ تثبت شده 5، 9، 12، 15 و 24 ولت را در خروجی با حداکثر جریان 1A فراهم کند.

تراشه رگولاتور 78xx اساسا یک قطعه سه پایه ای است. این پایانه ها شامل ورودی، خروجی و ترمینال زمین می باشد. معمولاً در بسته بندی مختلف با ولتاژهای ثابت مختلف در خروجی موجود است. این تنظیم کننده ها نیز همانند LM317 دارای محدودکننده جریان هستند. یکی از مدل نصب سطحی آن (SMD)  با ولتاژ خروجی 5 ولت و با شماره  78M05می تواند تا 0.5 آمپر جریان را در خروجی ارائه دهد، البته در صورتی که دارای هیت سینک مناسب باشد. بیشتر به خاطر قابلیت تنظیم ولتاژ ثابت در بازار شناخته شده است.. این ویژگی ها شامل حفاظت داخلی بار حرارتی، محدودیت داخلی اتصال کوتاه جریان، سازگاری با منطق ترانزیستور ترانزیستور (TTL)، نیمه هادی اکسید فلزی مکمل (CMOS) و مدارهای مجتمع دیجیتال مختلف (IC)، حفاظت کامل برای اتصال کوتاه، حفاظت از اضافه بار حرارتی، حفاظت از منطقه عملیاتی ایمن (SOA)، قابلیت حفاظت از ریز موجک و بسیاری موارد دیگر می باشد. 

برای تولید ولتاژ ثابت در خروجی می توان آرایش شکل زیر را در نظر گرفت:

همچنین برای تولید ولتاژ متغیر می توان مدار زیر را پیشنهاد داد. (البته معمولا برای تولید ولتاژ متغیر از LM317 استفاده می کنیم. بنابراین به مقاله تخصصی خودش مراجعه کنید)

که در آن Vo ولتاژ خروجی نسبت به زمین، Vxx ولتاژ روی مقاومت R1 و IQ مقدار جریان اولیه کاری رگولاتور است که از مشخصات رگولاتور می توان جایگزین کرد.

حفاظت در مقابل بایاس معکوس

گاهی اوقات، ولتاژ ورودی به رگولاتور می تواند سریعتر از ولتاژ خروجی کاهش یابد. این پدیده می تواند زمانی رخ دهد، که به عنوان مثال، منبع تغذیه ورودی در شرایط اضافه ولتاژ خروجی باشد. اگر ولتاژ خروجی بیشتر از 7 ولت باشد آنگاه اتصال امیتر-بیس از عناصر داخلی رگولاتور می تواند خراب شود و آسیب ببیند. برای جلوگیری از این امر می توان از یک دیود شنت (به صورت موازی بین ورودی و خروجی) همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است استفاده کرد.

مقدمه ای بر 7805

7805 یک تنظیم کننده ولتاژ با سه پایه است. این پایه ها به ترتیب ورودی، زمین و خروجی هستند.       

توصیف پایه ها

از سه پایه مختلف تشکیل شده است که عملکردهای جداگانه ای دارند.

تمام پایه ها در جدول و شکل زیر ارائه شده است.

مدار ولتاژ خروجی قابل تنظیم در شکل زیر نشان داده شده است.

کاربرد رگولاتور 78xx

رگولاتور 78xx در صنایع مختلف کاربرد دارد؛ چند مورد از کاربردهای آیسی رگولاتور ولتاژ LM7805 در ادامه ارائه شده است:

  • ولتاژ خروجی 5 ولت ثابت برای تغذیه میکروکنترلرها و سنسورها در اکثر پروژه ها
  • رگولاتور خروجی قابل تنظیم
  • محدود کننده جریان برای برنامه های خاص
  • تغذیه دوگانه تنظیم شده
  • برای تقسیم ولتاژ در پروژه های مختلف
  • برای نصب ماژول بلوتوث
  • برای تغذیه برد آردوینو
  • برای ساخت پاوربانک

خنک سازی رگولاتورها:

رگولاتور ولتاژ 78xx کارایی چندانی ندارد و دارای مشکلات ولتاژ افت می باشد. انرژی زیادی به شکل گرما هدر می رود. اگر قرار است از هیت سینک استفاده کنید، بهتر است اندازه هیت سینک را به درستی محاسبه کنید. فرمول زیر می تواند در تعیین اندازه هیت سینک مناسب برای چنین کاربردهایی کمک کند.

گرمای تولید شده = (ولتاژ ورودی – x) * جریان خروجی

که در آن x بسته به نوع رگولاتور می تواند 5، 9، 12، 15 و یا 24 باشد.

بطور مثال اگر سیستمی با ورودی 15 ولت داشته باشیم و جریان خروجی مورد نیاز 0.5 آمپر باشد و رگولاتور 7805 استفاده کرده باشیم، داریم: 

 x(15 – 5)x 0.5 = 10×0.5 =5W 

انرژی 5 وات به عنوان گرما هدر می رود، بنابراین یک هیت سینک مناسب برای پخش این گرما مورد نیاز است. از طرف دیگر، انرژی واقعی مورد استفاده: (* 0.5 آمپر) = 2.5 وات است.

بنابراین دو برابر انرژی که در واقع استفاده می شود، هدر می رود. از طرف دیگر، اگر 9 ولت به عنوان ورودی در همان مقدار بار داده شود:

 x(9-5)x 0.5 = 2W

انرژی 2W به عنوان گرما هدر می رود.

بنابراین هر چه ولتاژ ورودی بالاتر باشد رگولاتور ما کارایی کمتری خواهد داشت.

ولتاژ ورودی کارآمد تخمینی برای رگولاتور خطی LM7805 حدود 7.5 ولت خواهد بود.

مشخصات رگولاتور 7805:

  • ولتاژ ورودی در بازه 7 الی 35 ولت
  • حداکثر جریان 1 آمپر
  • ولتاژ خروجی در بازه 4.8 الی 5.2 ولت

مدارهای کاربردی:

الف) ساخت ولتاژ 5 ولت از برق شهر

ب) مدار افزایش جریان رگولاتور

اشکال این مدار این است که افت ولتاژ خروج را افزایش می دهد . یعنی ممکن است برای 5 ولت خروجی به ورودی 8 ولت نیاز داشته باشید، نه 7 ولتی. برای 7805 و هم برای ترانزیستور خارجی نیاز به هیت سینک دارید.