Линейный стабилизатор напряжения LM7805. Самодельный блок питания на базе этого модуля

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.

Стабилизатор напряжения – важнейший радиоэлемент современных радиоэлектронных устройств. Он обеспечивает постоянное напряжение на выходе цепи, которое почти не зависит от нагрузки.

Стабилизаторы семейства LM

В нашей статье мы рассмотрим стабилизаторы напряжения семейства LM78ХХ. Серия 78ХХ выпускается 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.

Схема подключения

А вот и схема подключения таких стабилизаторов. Эта схема подходит ко всем стабилизаторам семейства 78ХХ.

Характеристики LM стабилизаторов

Какое же напряжение подавать, чтобы стабилизатор работал как надо? Для этого ищем даташит на стабилизаторы и внимательно изучаем. 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 прецизионной (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.

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 стабилизатора, тем больше по габаритам должен быть радиатор. Было бы вообще идеально, если бы радиатор еще обдувался вентилятором.

Работа LM на практике

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 выше предложенную схемку подключения. Два желтеньких – это конденсаторы, хотя их ставить необязательно.

Итак, провода 1,2 – сюда мы загоняем нестабилизированное входное постоянное напряжение, снимаем 5 Вольт с проводов 3 и 2.

На Блоке питания мы ставим напряжение в диапазоне 7,5 Вольт и до 20 Вольт. В данном случае я поставил напряжение 8,52 Вольта.

И что же у нас получилось на выходе данного стабилизатора? 5,04 Вольта! Вот такое значение мы получим на выходе этого стабилизатора, если будем подавать напряжение 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 входное напряжение. По даташиту можно подавать на него входное напряжение от 14,5 и до 27 Вольт. Задаем 15 Вольт с копейками.

А вот и напряжение на выходе. Блин, каких то 0,3 Вольта не хватает для 12 Вольт. Для радиоаппаратуры, работающей от 12 Вольт это не критично.

Как сделать блок питания на 5, 9,12 Вольт?

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 конденсатора для 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 трансформатора тоже получить большее напряжение. Стремитесь, чтобы на конденсаторе С1 напряжение было не меньше, чем в даташите на описываемый стабилизатор.

Для того, чтобы стабилизатор напряжения не перегревался, подавайте на вход минимальное напряжение, указанное 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, разницу напряжения, а следовательно и 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 или вовсе сгореть.

Заключение

Все большему числу электронных устройств требуется качественное стабильное питание без всяких скачков напряжения. Сбой того или иного модуля электронной аппаратуры может привести к неожиданным и не очень приятным последствиям. Используйте же на здоровье достижения электроники, и не парьтесь по поводу питания своих электронных безделушек.

Купить стабилизатор напряжения

Купить дешево эти интегральные стабилизаторы можно сразу целым набором на Алиэкспрессе по этой ссылке. Здесь есть абсолютно любые значения даже для отрицательного напряжения.

Интегральный стабилизатор L7805 CV – обычный трехвыводной стабилизатор положительного напряжения на 5В. Выпускается фирмой STMircoelectronics, примерная цена около 1 $. Выполнен в стандартном корпусе TO -220 (см. рисунок) , в котором выполнено много транзисторов, однако, предназначение у него совсем другое.

В маркировке серии 78ХХ последние две цифры обозначают номинал стабилизируемого напряжения, например:

1. 7805 — стабилизация на 5 В;
2. 7812 — стабилизация на 12 В;
3. 7815 — стабилизация на 15 В и т.д.

Серия 79 предназначена для отрицательного выходного напряжения.

Используется для стабилизации напряжения в различных низковольтных схемах. Очень удобно использовать, когда необходимо обеспечить точность подаваемого напряжения, не требуется городить сложных схем стабилизации, а все это можно заменить одной микросхемой и парочкой конденсаторов.

Схема подключения L7805CV

Схема подключения L 7805 CV довольно проста, для работы необходимо согласно datasheet повесить конденсаторы по входу 0,33 мкФ, и по выходу 0,1 мкФ. Важно при монтаже или при конструировании, конденсаторы расположить максимально близко к выводам микросхемы. Делается это чтобы обеспечить максимальный уровень стабилизации и уменьшению помех.

По характеристикам стабилизатор L7805CV работоспособен при подаче входного постоянного напряжения в пределах от 7,5 до 25 В. На выходе микросхемы будет стабильное постоянное напряжение в 5 Вольт. В этом состоит вся прелесть микросхемы L7805CV.

Проверка работоспособности L7805CV

Как проверить работоспособность микросхемы? Для начала можно просто прозвонить выводы мультиметром , если хоть в одном случае наблюдается закоротка, то это однозначно указывает на неисправность элемента. При наличии у вас источника питания на 7 В и выше, можно собрать схему согласно датащита, приведенную выше, и подать на вход питание, на выходе мультиметром фиксируем напряжение в 5 В, соответственно элемент абсолютно работоспособен. Третий способ более трудоемкий, в случае если у вас отсутствует источник питания. Однако в этом случае вы параллельно получите и источник питания на 5 В. Необходимо собрать схему с выпрямительным мостом согласно рисункe, представленного ниже.

Для проверки нужен понижающий трансформатор с коэффициентом трансформации в 18 — 20 и выпрямительный мост, дальнейший обвес стандартный два конденсатора на стабилизатор и все, источник питания на 5 В готов. Значения номиналов конденсаторов тут завышены по отношению к схеме включения L7805 в datasheet, это связано с тем, чтобы лучше сгладить пульсации напряжения после выпрямительного моста. Для более безопасной работы, желательно добавить индикацию для визуализации включения прибора. Тогда схема приобретет такой вид:

Если на нагрузке будет много конденсаторов или любой другой емкостной нагрузки, можно защитить стабилизатор обратным диодом, во избежание выгорания элемента при разряде конденсаторов.

Большим плюсом микросхемы является достаточно легкая конструкция и простота использования, в случае, если вам необходимо питание одного значения. Схемы чувствительные к значениям напряжения обязательно должны снабжаться подобными стабилизаторами чтобы предохранить чувствительные к скачкам напряжения элементы.

Характеристики стабилизатора L7805CV, его аналоги

Основные параметры стабилизатора L7805CV:

1. Входное напряжение — от 7 до 25 В;
2. Рассеиваемая мощность — 15 Вт;
3. Выходное напряжение — 4,75…5,25 В;
4. Выходной ток — до 1,5 А.

Характеристика микросхемы приведена в таблице ниже, данные значения справедливы при условии соблюдения некоторых условий. А именно температура микросхемы находится в пределах от 0 до 125 градусов Цельсия, входном напряжении 10 В, выходном токе 500 мА (если иное не оговорено в условиях, колонка Test conditions), и стандартном обвесе конденсаторами по входу 0,33 мкФ и по выходу 0,1 мкФ.

Из таблицы видно, что стабилизатор прекрасно себя ведет при питании на входе от 7 до 20 В и на выходе будет стабильно выдаваться от 4,75 до 5,25 В. С другой стороны, подача более высоких значений приводит к уже более значительному разбросу выходных значений, поэтому выше 25 В не рекомендуется, а понижение по входу менее 7 В, вообще, приведет к отсутствию напряжения на выходе стабилизатора.

Так как стабилизатор линейный, использовать его в мощных схемах бессмысленно, потребуется стабилизация, построенная на широтно-импульсном моделировании, но для питания небольших устройств , как телефонов, детских игрушек, магнитол и прочих гаджетов, вполне пригоден L7805. Аналог отечественный — КР142ЕН5А или в простонародье «КРЕНКА». По стоимости аналог также находится в одной категории.

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.

Почти все радиолюбительские самоделки и конструкции имеют в своем составе стабилизированный источник питания. А если ваша схема работает от напряжения питания 5 вольт, то лучшим вариантом будет использование трехвыводного интегрального стабилизатора 78L05

В природе существуют две разновидности 7805 с током нагрузки до 1А и более маломощный 78L05 с током нагрузки до 0,1А. Кроме того промежуточным вариантом является микросхема 78M05 с током нагрузки до 0,5А. Полными отечественными аналогами микросхемы являются для 78L05 КР1157ЕН5 и 7805 для 142ЕН5

Емкость С1 на входе требуется для срезания высокочастотных помех при подачи входного напряжения. Емкость С2 но уже на выходе стабилизатора задает стабильность напряжения при резком изменении тока нагрузки, а так же существенно снижает степень пульсаций.

При проектирование требуется помнить, что для нормальной работы стабилизатора 78L05 напряжение на входе должно быть не ниже 7 и не выше 20 вольт.

Схема управления позволяет подавать и отключать питание идущее на стабилизатор напряжения. Управляющий сигнал должен быть уровня TTL или CMOS. Схема может использоваться в роли коммутатора питания под управлением микроконтроллера.

Ниже рассмотрим подборку наиболее интересные примеры практического использования интегрального стабилизатора 78L05.

Этак конструкция лабораторного блока питания отличается своей изысканностью, в первую очередь из-за нестандартного использования микросхемы TDA2030, источником стабилизированного напряжения которого является 78L05.

TDA2030 включена как неинвертирующий усилитель. При таком подсоединении коэффициент усиления рассчитывается по формуле 1+R4/R3 и равен 6. Поэтому, напряжение на выходе блока питания, при регулировании номинала сопротивления R2, будет плавно изменятся от 0 и до 30 вольт.

Повышенная стабильность, отсутствие перегрева радиокомпонентов, вот главные достоинства этой конструкции.

Индикатор включения выполнен на светодиоде HL1, вместо трансформатора использована гасящая цепь на компонентах C1 и R1, диодный выпрямительный мост на специализированной сборке, конденсаторы применяются для минимизации пульсаций, стабилитрон на 9 вольт и стабилизатор напряжения 78L05. Необходимость использования стабилитрона обуславливается тем, что напряжение с выхода диодного моста около 100 вольт и это может повредить стабилизатор 78L05.

Диапазон напряжений в этой схеме от 5 до 20 вольт. Изменение выходного напряжения осуществляется переменным сопротивлением R2. Максимальный ток нагрузки около 1,5 ампер.

Устройство способно заряжать разные типы аккумуляторных батарей: литиевые, никелевые, а так же свинцовые аккумуляторы, применяемые в бесперебойниках.

При заряде аккумуляторных батарей нужен стабильный тока зарядки, который должен быть около 1/10 части от емкости батареи. Постоянство зарядного тока задает стабилизатор 78L05 . У зарядного устройства четыре диапазона тока зарядки: 50, пять вольт, то для получения тока 50 мА требуется сопротивление на 100 Ом исходя из закона Ома. Для удобства конструкция ЗУ имеет индикатор, выполненный на двух биполярных транзисторах и светодиоде. Светодиод тухнет по окончанию зарядки аккумуляторной батареи.