Zaloguj się
Wszystkie
3 lipca 2024
283
- Napięcie wejściowe: 4 V...30 V
- Napięcie wyjściowe: 2 V...–24 V
- Prąd wyjściowy: do 1 A
- Prąd spoczynkowy: około 80 μA
- Sprawność: zazwyczaj 90...96%
- Spadek napięcia: 0,5 V
- Rozmiar: odpowiednik układu półprzewodnikowego w obudowie TO-220
- Radiator: nie jest wymagany
- Częstotliwość PWM: 500 kHz; niższa przy niewielkich obciążeniach
- Wymagana pojemność zewnętrzna: >=1 μF na wejściu, >=22 μF+ na wyjściu
- Inne funkcje: blokada podnapięciowa (4 V), wyłącznik termiczny, zabezpieczenie nadprądowe/zwarciowe
Stabilizatory liniowe rodziny 78xx znalazły się w projektach „Silicon Chip” już od pierwszego wydania, czyli od listopada 1987 roku i nadal pozostają w intensywnym użyciu. Nie ma wątpliwości, że są one prostym i skutecznym elementem pozwalającym uzyskać dobrze kontrolowane stałe napięcie zasilania w zakresie od 3,3 V do 24 V. Są tanie, dostępne wszędzie i łatwe w użyciu.
Przykładowo, w zasilaczu laboratoryjnym 45 V opublikowanym w październiku i listopadzie 2019 r. (siliconchip.com.au/Article/12014) były użyte trzy stabilizatory napięcia dodatniego serii 78xx i jeden stabilizator 7905 dla napięcia –5 V.
Jako urządzenia liniowe, mogą być one jednak nieefektywne, co stwarza dwa poważne problemy. Nie dość, że duża część dostarczanej energii jest marnowana, to musi być jeszcze odpowiednio odprowadzana z urządzenia, aby zapobiec jego przegrzaniu. Innymi słowy, mniejsza efektywność oznacza większe rozpraszanie, a zatem konieczność stosowania większego radiatora.
Oczywiście istnieje wiele układów scalonych przetwornic, które wykonują podobną pracę, ale prawie zawsze wymagają kilku dodatkowych elementów „pomocniczych”, w tym prawdopodobnie nieporęcznej cewki indukcyjnej. Czasami wybór odpowiednich komponentów graniczy z „czarną magią”, a uzyskany efekt końcowy może być nawet gorszy, niż w przypadku użycia 78xx, na przykład dopuszczalny zakres napięć wejściowych może być bardziej ograniczony.
W artykule opisano stabilizator impulsowy, który w większości przypadków może być używany jako bezpośredni zamiennik stabilizatora typu 78xx, ale ze znacznie większą wydajnością przy wyższych prądach i różnicach napięć. Jest on zbudowany na płytce, która ma mniej więcej takie same wymiary jak obudowa TO-220 i ma te same trzy wyprowadzenia. Jest stosunkowo niedrogi i nie zawiera zbyt wielu komponentów.
Trzeba jednak zaznaczyć, że w niektórych przypadkach preferowany jest stabilizator liniowy, głównie dlatego, że na jego wyjściu nie występują artefakty przełączania (takie jak tętnienia o wysokiej częstotliwości). Stabilizatory liniowe mogą mieć również lepszą regulację podczas zmieniającego się napięcia na wejściu oraz przy zmieniającym się obciążeniu na wyjściu. Stabilizatory impulsowe są stale ulepszane pod tym względem, ale rozumiemy, że zawsze będą przypadki, w których wymagany będzie stabilizator liniowy.
Idealnym rozwiązaniem jest często połączenie stabilizatora wstępnego z liniowym stabilizatorem końcowym o niskim spadku napięcia. Takie rozwiązanie łączy najlepsze cechy obu światów. Zastosowano je w opublikowanych w „Silicon Chip” w miesiącach od kwietnia do czerwca 2014 roku hybrydowych zasilaczach laboratoryjnych (siliconchip.com.au/Series/241)
Podobne rozwiązanie hybrydowe możemy uzyskać, stosując dwa komponenty w obudowach TO-220, w pierwszej kolejności stosując zaprezentowany w tym artykule stabilizator impulsowy, a następnie łącząc jego wyjście z wejściem dyskretnego stabilizatora liniowego. Ten ostatni powinien być typu low-drop-out (a więc potrzebować jedynie niewielkiej różnicy pomiędzy napięciem wejściowym i wyjściowym dla zapewnienia poprawnej stabilizacji napięcia) ale jeśli maksymalna maksymalna efektywność nie jest wymagana, 78XX może być użyty.
Odpowiednik układu 78xx
78xx, który znamy i kochamy, to ten w obudowie TO-220. Istnieją również warianty w mniejszej obudowie TO-92 (78Lxx) i SMD TO-252 (78Mxx do montażu powierzchniowego D-PAK).
Założeniem niniejszego projektu jest użycie elementu w obudowie TO-220, który prawdopodobnie wystarczy, aby nie martwić się o zbyt duże wydzielanie ciepła. Ponadto w mniejszych przestrzeniach trudniej jest upchnąć niezbędne elementy.
Jeśli w jakimś urządzeniu planowane jest użycie układu 78xx przykręconego do masywnego radiatora, to opisany tu zamiennik będzie najlepszym rozwiązaniem. Gorący, nieefektywny układ, marnujący sporą część energii zostanie zastąpiony układem o wiele bardziej efektywnym.
Opisany w artykule projekt daje się łatwo dostosować do wielu napięć. Można go użyć zamiast 7833 (3,3 V), 7805, 7806, 7808, 7809, 7810, 7812, 7815 lub 7824. Może być również odpowiedni do zastąpienia jednego z wielu trójkońcówkowych stabilizatorów o niskim spadku napięcia (chociaż ich wyprowadzenia nie zawsze są zgodne z 78xx). Układ scalony użyty w tym projekcie może dostarczać dowolne napięcie od 2 V do 24 V, przy czym napięcie wyjściowe stabilizatora jest ustawiane za pomocą tylko jednego rezystora.
Można również zastanawiać się nad takimi elementami, jak wszechobecne regulowane stabilizatory LM317. Mają one inny układ wyprowadzeń niż seria 78xx, więc nie jest możliwe stworzenie uniwersalnego rozwiązania dla obu tych rodzin. W wielu przypadkach możliwe jest natomiast zamontowanie tego urządzenia zamiast LM317, konieczne byłoby jednak wprowadzenie pewnych zmian, m.in. usunięcie zewnętrznych rezystorów ustalających napięcie wyjściowe.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
