Reguladores de tensão fixa de 3 terminais – Circuitos de aplicação e trabalho

Os populares reguladores fixos de 3 terminais disponíveis atualmente estão na forma de IC 7805, IC 7809, IC 7812, IC 7815 e IC 7824, correspondentes a saídas de tensão fixa de 5V, 9V, 12V, 15V e 24 V.

Esses são chamados de reguladores de tensão fixa, pois esses circuitos integrados podem produzir excelentes tensões de saída CC fixas estabilizadas em resposta a uma tensão de entrada CC não regulamentada muito mais alta.

Atualmente, esses reguladores de tensão monolíticos de ponta podem ser adquiridos a preços muito baixos, o que normalmente é mais barato e menos complicado de se trabalhar, em comparação com a construção de equivalentes de circuitos reguladores discretos.

Esses reguladores de 3 terminais são incrivelmente fáceis de conectar, como pode ser visto no diagrama de circuitos a seguir, que demonstra o método padrão pelo qual esses circuitos integrados são implementados.

reguladores de tensao fixa de 3 terminais circuitos de

Os três terminais do IC são, por razões aparentes, designados por nomes. entrada, comum e saída.

A alimentação positiva e negativa é simplesmente conectada através dos terminais de entrada e comum do IC, respectivamente, enquanto a tensão estabilizada regulada é adquirida através dos terminais de saída e comum.

A única parte externa discreta opcionalmente exigida é um capacitor nos cabos de entrada e saída do IC. Esses capacitores são necessários para melhorar o nível de regulação de saída do dispositivo e para melhorar a resposta transitória. Os valores de microfaradada desses capacitores geralmente não são críticos e, portanto, geralmente variam de 100 nf, 220 nf ou 330 nf.

Tipos de reguladores da série 78XX

Os reguladores monolíticos de tensão fixa de tensão fixa mais populares e amplamente utilizados são os reguladores positivos da série 78XX e os reguladores negativos da série 79XX.

Eles atendem a três especificações de corrente de saída. Eles fornecem 9 tipos positivos e nove 9 tipos negativos de variantes, conforme revelado na tabela abaixo.

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Essas séries 78XX de circuitos integrados vêm com classificações de tensão adicionais nas formas positiva e negativa. As faixas padrão para esses reguladores 78XX são 8V, 9V, 10V, 18V, 20V e 24V, correspondendo a 7808, 7809, 7810, 7818, 7820, 7824 circuitos integrados.

Muitos desses dispositivos possuem caracteres ou figuras com sufixo com o número impresso, dependendo do fabricante ou do tipo da marca.

No entanto, eles são essencialmente os mesmos com uma classificação idêntica. Na verdade, várias transações parciais não promoverão esses ICs por número de tipo, mas apenas indicarão suas especificações de polaridade, tensão e corrente e, ocasionalmente, com referência ao seu estilo de embalagem.

Principais características

Esses circuitos integrados possuem limitação de corrente incorporada e proteção contra curto-circuito para a carga de saída. Nos reguladores da série 78XX de média e alta potência, esse recurso geralmente é do tipo dobrável. A limitação da corrente de flexão é uma condição na qual uma sobrecarga de saída simplesmente não é respondida pela corrente de saída devido à limitação automática de corrente.

Qual é o limite de corrente Foldback?

A reação reversa de um circuito limitador de corrente reversa pode ser vista na figura a seguir, que demonstra claramente como a corrente de saída é minimizada sob condições de sobrecarga para tipicamente menos de 50% da corrente de saída ideal. A principal razão para empregar a limitação de corrente dobrável é que ela reduz significativamente a dissipação dentro do regulador em situações de curto-circuito.

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A resposta limitadora da corrente reversa pode ser entendida a partir da seguinte explicação:

Suponha que tenhamos 7805 ICs com uma entrada de 10V e que esteja em curto-circuito em seus terminais de saída. Nesta situação, sob um tipo normal de corrente que limita a saída do IC, ele continuará a gerar uma corrente de 1 amp, proporcionando uma dissipação de 10 watts. Porém, com uma corrente de flexão especial que limita a corrente de curto-circuito, ela pode ser restrita a cerca de 400 mA, resultando em uma dissipação do dispositivo de apenas 4 watts.

Função de desligamento térmico

A maioria dos reguladores de tensão monolíticos também possui um circuito interno de proteção contra desligamento térmico. Esse recurso ajuda a reduzir a corrente de saída no caso de o dispositivo passar por uma situação de superaquecimento.

Como resultado, esses tipos de CIs de reguladores de tensão são extremamente robustos e nunca são facilmente danificados, mesmo quando mal utilizados. Dito isto, uma maneira de destruí-los é aplicando uma tensão de entrada maior que a faixa especificada.

Você encontrará variações nas tensões máximas toleráveis ​​de entrada especificadas por diferentes fornecedores para esses mesmos ICs de tipo padrão, embora 25 volts seja aparentemente o intervalo mínimo oferecido para qualquer dispositivo de 5 volts (7805). Os reguladores de tensão mais alta podem suportar no mínimo 30 volts, enquanto que para as variedades de 20 e 24 volts, a faixa de entrada é de até 40 volts.

Para que o circuito funcione corretamente, a tensão de entrada deve ser 2,5 volts maior que a tensão de saída necessária, com exceção do regulador 7805, onde se supõe que a tensão de entrada seja um pouco mais de 2 V acima da tensão saída de 5V necessária, o que significa que deve ser pelo menos 7V.

Corrente de espera sem carga

O consumo de corrente quieta ou de corrente quieta desses circuitos integrados sem carga na saída pode estar entre 1 e 5 mA, embora possa chegar a 10 mA em algumas variantes de potência muito alta.

Regulação de linha e carga

A regulação da linha para todos os ICs do regulador 78XX é inferior a 1%. Ou seja, a tensão de saída pode mostrar uma variação menor que 1%, independentemente da variação da tensão de entrada da faixa de tensão máxima e mínima.

A regulamentação da cobrança também costuma ser menor que 1% para a maioria desses dispositivos. Esse recurso garante que a saída continuará fornecendo a tensão de saída constante nominal, independentemente das condições de carga de saída.

A função de rejeição de ondulações para a maioria desses CIs reguladores fica próxima a 60 dB, juntamente com um nível de ruído de saída que pode ser menor que 100 microvolts.

Dissipação de energia

Ao usar esses ICs reguladores 78XX, lembre-se de que esses ICs são classificados para lidar apenas com uma quantidade finita de dissipação de energia. Portanto, sob a carga de saída mais alta, a tensão de entrada nunca deve exceder alguns volts acima do limite máximo de entrada tolerável.

A dissipação máxima de energia à temperatura ambiente normal (25 graus Celsius) para os intervalos de baixa, média e alta potência do 78XX é de 0,7 watts, 1 watt e 2 watts, respectivamente.

A limitação acima pode ser significativamente melhorada para 1,7 watts, 5 watts e 15 watts, respectivamente, se os dispositivos forem montados em um dissipador de calor substancialmente grande. A potência dissipada em todos esses dispositivos de regulação é proporcional à diferença entre as tensões de entrada e saída, multiplicada pela corrente de saída.

Como aplicar o dissipador de calor nos circuitos 78XX

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Nessa situação, quando o dispositivo está totalmente carregado em cerca de 800 mA, a dissipação do dispositivo pode ser de até 4 watts (0,8A x 5V = 4W).

Isso parece ser duas vezes maior que o PD máximo permitido de 2 watts para o dispositivo 7815. Isso implica que os 2 watts adicionais devem ser compensados ​​por um dissipador de calor.

Uma ampla seleção de dissipadores de calor geralmente está disponível no mercado, e estes são identificados com uma classificação de uma determinada classe / watt.

Essa classificação indica basicamente o aumento de temperatura causado por cada watt de energia dissipado pelo dissipador de calor. Isso também indica que, para um dissipador de calor maior, os graus por watt serão proporcionalmente mais baixos.

O menor tamanho do dissipador de calor necessário para um dispositivo regulador 78xx pode ser determinado da seguinte maneira.

Temos que descobrir principalmente a temperatura atmosférica nominal em que o dispositivo é usado. Exceto se for provável que o dispositivo seja usado em um ambiente moderadamente quente, um número de cerca de 30 graus Celsius pode ser considerado uma suposição razoável.

Classificação de temperatura segura

Em seguida, pode ser essencial aprender a classificação máxima de temperatura segura para o regulador IC 78XX específico. Para reguladores monolíticos 78XX, esse intervalo pode ser de 125 graus Celsius. Dito isto, essa é realmente a temperatura da junção, e não a temperatura da caixa que o CI pode suportar.

A temperatura máxima permitida absoluta da caixa é de cerca de 100 graus centígrados. Portanto, é importante não permitir que a temperatura do dispositivo suba acima de 70 graus Celsius (100-30 = 70).

Como uma potência de 2 watts pode causar um aumento de temperatura de até 70 graus, um dissipador de calor com capacidade de dissipação de 35 graus Celsius / watts ou menos (70 graus dividido por 2 watts = 35 graus C por watt) será bom o suficiente.

Praticamente, um dissipador de calor relativamente maior deve ser usado, pois a transferência de calor nunca é muito eficiente na maioria dos casos.

Além disso, para uma estabilidade duradoura, deve-se garantir que o dispositivo funcione idealmente em um nível abaixo da faixa de temperatura máxima permitida.

Se possível, certifique-se de uma margem razoável de +/- 20 graus ou talvez mais.

Quando o IC do regulador é fechado dentro de um contêiner e coberto da atmosfera livre, ele pode fazer com que o ar preso no contêiner fique quente devido à dissipação do regulador. Por sua vez, isso pode fazer com que as outras partes sensíveis da PCB operem em condições mais quentes. Tal situação pode exigir um dissipador de calor maior para o regulador de IC.

Circuitos de aplicação

Abaixo está um circuito de aplicação típico para uma fonte de alimentação que usa um regulador de tensão monolítico de tensão fixa 78XX.

Nesse projeto, um IC 7815 é usado como o IC do regulador que nos fornece cerca de +15 volts a cerca de 800 mA de corrente.

O transformador usado é classificado como 18-0-18V para o secundário com uma classificação atual de 1 amp.

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Ele é conectado a um retificador de onda completa push-pull que fornece uma tensão descarregada de aproximadamente 27 VCC após ser filtrada através de C1.

Os capacitores C2 e C3 funcionam como capacitores de desacoplamento de entrada e saída que devem ser conectados relativamente mais próximos do corpo do IC. Quando a carga de saída estiver cheia, você verá que a tensão de entrada aplicada ao IC1 atinge um nível de 19 a 20 volts, permitindo uma diferença de aproximadamente 5 volts na entrada / saída do regulador.

Como fazer um circuito de fonte de alimentação dupla

Como os reguladores monolíticos de tensão fixa 78XX podem ser adquiridos nas variantes negativa e positiva, eles parecem perfeitos para implementar fontes de alimentação duplamente balanceadas.

Quando, por exemplo, é necessária uma fonte regulada para operar um circuito baseado em amplificador operacional com fontes positivas e negativas de 12 volts a 100 mA, o projeto mostrado na figura a seguir pode ser aplicado.

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Neste exemplo, T1 é um transformador de 15-0-15 volts com uma classificação de corrente secundária de 200 mA ou mais. Você pode encontrar um par de retificadores de onda completa push-pull; D2 e D3 que fornecem uma saída positiva.

D1 junto com D4 produzem uma saída negativa. O suprimento positivo é filtrado por C1 enquanto a linha negativa é limpa e filtrada por C2.

O IC1 fornece uma saída de fonte positiva regulada, enquanto o IC2 funciona como um regulador de fonte negativo. C3 a C6 são colocados como capacitores de desacoplamento para melhorar a eficiência da saída em termos de melhor resposta de pico, ruído e transitória.

Tensão de saída mais alta usando circuito regulador em série

A configuração mostrada acima também pode ser usada para obter valores de tensão combinados dos dois reguladores. Em outras palavras, se o 79L12 for substituído pelo regulador 78L12, a saída será 24V.

Em tal configuração, a linha de 0 V pode ser ignorada e a saída de + 24 V pode ser acessada diretamente através das linhas positivas e negativas da saída.

Tensão de saída mais alta usando circuito de diodo em série

Na verdade, é muito fácil obter um pequeno aumento de tensão na saída usando um diodo retificador entre o pino de aterramento do IC e a linha de aterramento.

Essa abordagem permite ao usuário acessar um nível de tensão um pouco mais alto que não pode ser obtido diretamente de qualquer dispositivo de regulação pronto.

A técnica exata de fiação desta configuração pode ser vista na imagem a seguir.

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Neste exemplo, estimamos que a tensão de saída necessária é de aproximadamente 6V e a implementamos por meio de um IC regulador de 5 volts, aumentando a saída em 1 volt.

Como você pode ver, esse levantamento de 1V é efetivamente realizado simplesmente incorporando um par de diodos retificadores em série com o fio regulador comum.

Os retificadores são conectados para garantir que sejam polarizados para frente através da corrente de repouso usada pelo regulador e se movendo através do terminal GND comum do dispositivo.

Como resultado, os diodos conectados se comportam de maneira semelhante aos diodos zener de baixa tensão, com cada diodo caindo em torno de 0,5 a 0,6 volts, permitindo uma tensão zener combinada de aproximadamente 1 a 1,2 volts.

O objetivo do projeto é elevar o terminal comum do regulador em 1 volt acima do potencial de fornecimento ao terra. Aqui, o regulador 7805 IC realmente estabiliza a saída nominal em 5V acima da linha de aterramento, portanto, aumentando o terminal de aterramento em aproximadamente 1V, a saída também aumenta na mesma magnitude, causando a saída também é regulada em nível de aproximadamente 6 V. Esse procedimento funciona extremamente bem com todos os três CIs do regulador de tensão do terminal 78XX.

Resistência à polarização de diodos

No entanto, em alguns casos, pode ser necessário conectar um resistor externo através do GND e do pino de saída do IC para ajudar os diodos a ficarem um pouco mais atualizados para que possam obter os resultados idealmente. esperado.

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Como cada diodo de retificação facilitará uma queda direta de aproximadamente 0,65 V, calculando mais diodos em série, podemos atingir um nível proporcionalmente mais alto de tensão aumentada através da saída do IC.

No entanto, para que isso ocorra, o nível de entrada deve ser pelo menos 3 V maior que o nível de saída final estimado. Diodos de silício como 1N4148 funcionarão muito bem para a aplicação.

Como alternativa, se os diodos parecerem pesados, um único diodo zener equivalente também poderá ser usado para obter o mesmo efeito, como mostrado no exemplo a seguir.

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Com isso dito, certifique-se de que o procedimento seja implementado para não exceder em mais de 3V a classificação real do dispositivo. Além desse nível, a estabilização da produção pode ser afetada.

Maior capacidade atual

Outra modificação importante pode ser implementada em um regulador 78XX para obter uma corrente de saída mais alta que a classificação máxima do dispositivo.

Um método para fazer isso é mostrado abaixo.

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A taxa de configuração R1 e R2 indicada garante que, para cada corrente de miliampere que passa por R1, D1 e pelo regulador, um pouco de corrente maior que 4 mA se mova por Tr1 e R2.

Como resultado, quando o 1 amp completo é usado através do IC1, temos uma corrente de mais de 4 ampères passando pelo Tr1. Essa situação permite ao circuito fornecer uma corrente de saída ideal ligeiramente superior a 5 amperes.

Mesmo sob condições de sobrecarga, as correntes através de Tr1 e IC1 continuam a ter uma razão um pouco maior que 4: 1, portanto, o recurso limitador de corrente do IC continua a funcionar sem problemas.

Atualmente, circuitos como este provaram ser desnecessários devido à disponibilidade de dispositivos de regulação de potência mais alta, como o 78H05, 781-112, etc. Eles vêm com uma classificação de corrente máxima de 5 amperes e permitem ao usuário configurá-los exatamente com a mesma facilidade que os de baixa corrente.



FONTE

Nota: Este foi traduzido do Inglês para português (auto)

Pode conter erros de tradução

Olá, se tiver algum erro de tradução (AUTO), falta de link para download etc…

Veja na FONTE até ser revisado o post.

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