Трехвыводные стабилизаторы напряжения. Схема подключения стабилизатора L7805CV, описание характеристик

Отрегулированное напряжение питания очень важно для многих электронных устройств, поскольку полупроводниковые компоненты, применяемые в них, могут быть чувствительны для скачков и шумов нерегулируемого напряжения. Электронные приборы, питаемые от сети сначала преобразуют переменное напряжение в постоянное благодаря диодному мосту или другому подобному элементу. Но это напряжение не стоит использовать в чувствительных схемах.

В данном случае нужен регулятор (или стабилизатор) напряжения. И одним из самых популярных и распространенных регуляторов на сегодняшний день является регулятор серии 7805.

Микросхема 7805 расположена в трехвыводном корпусе TO-220 с выводами вход, выход, земля (GND). Также контакт GND представлен на металлическом основании микросхемы для крепления радиатора. Данный стабилизатор поддерживает входное напряжение до 40 В, а на выходе обеспечивает 5 В. Максимальный ток нагрузки 1.5 А. Внешний вид регулятора напряжения 7805 с расположением выводов представлен на изображении ниже.

Благодаря стабилизатору напряжения серии 7805 выход фиксируется на определенном уровне без ощутимых скачков и шумов. Чтобы эффективно минимизировать шумы на выходе и максимально сделать выходное напряжение стабильным, регулятор 7805 нужно правильно «обвязать», то есть подключить к его входу и выходу блокиовочные, сглаживающие конденсаторы. Схема подключения конденсаторов к микросхеме 7805 (U1) показана ниже.

Здесь конденсатор C1 представляет собой байпасный или блокировочный конденсатор и используется для гашения на землю очень быстрых по времени входных скачков. C2 является фильтрующим конденсатором, позволяющим стабилизировать медленные изменения напряжения на входе. Чем больше его значение, тем больше уровень стабилизации, но не стоит брать это значение слишком большим, если не хотите, чтобы он разряжался дольше после включения. Конденсатор C3 также стабилизирует медленные изменения напряжения, но уже на выходе. Конденсатор C4, как и C1, гасит очень быстрые скачки, но уже после регулятора и непосредственно перед нагрузкой.

Типичная схема включения регулятора напряжения 7805 представлена ниже. Здесь переменное напряжение выпрямляется диодным мостом и подается на регулятор с требуемой обвязкой из конденсаторов для более качественной стабилизации выходного напряжения. В схему также добавлен диод D5, позволяющий избежать короткого замыкания и тем самым обезопасить регулятор. Если бы его не было, то выходной конденсатор имел бы возможность быстро разрядиться во время периода низкого импеданса внутри регулятора.

Таким образом, регулятор напряжения является очень полезным элементом в схеме, способным обеспечить правильное питание вашего устройства.

Блок питания своими руками можно собрать довольно быстро и просто из дешевых и широко распространённых деталей. Он является неотъемлемой частью любого электронного устройства. Без электричества не сможет функционировать ни один компьютер, приемник, мобильный телефон, планшет и т. п. Всем электронным устройствам нужны электроны, источниками которых и являются различные блоки питания.

Начинающему радиолюбителю и электронщику в качестве первой своей самоделки следует собрать именно блок питания. А потом создавать другие устройства, которые будут питаться от уже имеющегося источника, причем выполненного собственноручно.

Различают импульсные блоки питания, еще их называют безтрансформаторные, и трансформаторные. В этой статье мы будем собирать только последние. Здесь лишь заметим, что основным преимуществом импульсных является их значительная мощность при малых габаритах и массе, т. е. высокая удельная мощность, а к недостатку относится сильные электромагнитные помехи, вызваны самой структурой таких блоков питания, поэтому их обязательно нужно экранировать. По этой причине в аудиотехнике высокого класса применяются исключительно трансформаторные источники питания.

Практически все современные электронные устройства выполнены на микросхемах их (или) транзисторах, для питания которых необходимо постоянное напряжение величиной 5, 9 и 12 В. Хотя последним временем осуществляется переход микросхем на питание от 3,3 В. Поскольку напряжение в сети (в розетке) переменное 220 В, 50 Гц, то назначением любого блока питания (БП) есть понижение и преобразование переменного напряжения в постоянное (рис. 1 ). Кроме того выходное напряжение должно быть стабильным, то есть всегда оставаться определенной величины независимо от колебаний входного напряжения.

Рис. 1 – Функциональная схема блока питания

Структура БП включает в себя трансформатора, выпрямитель, фильтра и стабилизатора напряжения или, гораздо реже, стабилизатор тока (рис. 2 ). Также может использоваться светодиод или вольтметр для индикации наличия напряжения.

Рис. 2 – Структура блока питания

Рассмотрим кратко назначение основных элементов БП.

Трансформатор. Назначение

Трансформатор применяется для понижения переменного сетевого напряжения 220 В, частотой 50 Гц до

Стабилизатор напряжения на 5 вольт 7805. Схема подключения стабилизатора L7805CV, описание характеристик

Покупал по акции колонки на JD — тут мой обзор на них — Переделал усилитель на колонках на копеечный D-class модуль на PAM8403. Колонки играть стали громче, появился типа бас. Доволен. Но появилась одна проблема — если подавать питание на колонки от обычной (импульсной) зарядки на 5В шли большие искажения по питанию. На маленькой громкости еще слушать можно было, на большой невозможно. Решил спаять блок питания с линейной стабилизацией.

Схема такого БП простая:

Первый порыв — купить все детали в местной «Электронике» и быстренько спаять на макетке схему БП. Подсчитал только цену деталей стабилизатора — получилось около 700 р. Жаба придушала. Посмотрим готовые варианты на али и ебее. Тут все шоколадно. Есть копеечные конструкторы (самому на печатную плату паять), есть готовые модули по 110 р. Купил в итоге на ебее — там дешевле было. Дошло недели за три. Стабилизатор болтался на радиаторе — привинтил его покрепче.

Остальные детали — трансформатор, предохранитель, корпус, кнопку включения, ножки под корпус, usb-разъем в «Электронике». Ушло на все про все 500 р.

Характеристики модуля и стабилизатора LM7805:

1. Board size. 57mm*23mm

2. Input voltage input voltage polarity, AC and DC can, range. 7.5-20V

3. The output voltage 5V

4. The maximum output current. 1.2A

5. Provided fixed bolt hole, convenient installation

Как видно, на модуль можно подавать напряжение от 7.5V до 20V. На выходе — 5V.

Стабилизатор внутри устроен достаточно сложно:

Трансформатор купил такой ТП112 (7,2 Вт) 2*12В хх —

Кнопку включения на 220 В взял такую — достаточно большая.

Кнопка с фиксацией и подсветкой. Как подключить подсветку при нажатии — не понял (может подскажите, кто знает?). Сделал без подсветки.

Собрал стенд для тестирования:

Колонки играют без искажений на максимальной громкости. В БП ничего не греется сильно. Цель достигнута:

Попробовал зарядить телефон — ток 0.5А

При резисторе на 1 А — все совсем печально:

Вывод — данный БП как зарядник использовать не получиться. Видимо трансформатор нужно ставить мощнее.

Собрал все в корпус:

Дырочку сверху сделал для того, чтобы было видно светодиод — индикатор на модуле для индикации работы. С обратной стороны дырочку заклеил прозрачной пленкой.

Спасибо за внимание.

Планирую купить +13 Добавить в избранное Обзор понравился +23 +38

В обсуждениях электрических схем часто встречаются термины «стабилизатор напряжения» и «стабилизатор тока». Но какая между ними разница? Как работают эти стабилизаторы? В какой схеме нужен дорогой стабилизатор напряжения, а где достаточно простого регулятора? Ответы на данные вопросы вы найдёте в этой статье.

Рассмотрим стабилизатор напряжения на примере устройства LM7805.В его характеристиках указано: 5В 1,5А. Это значит стабилизирует он именно напряжение и именно до 5В. 1,5А — это максимальный ток, который может проводить стабилизатор. Пиковая сила тока. То есть от может отдать и 3 миллиампера, и 0,5 ампер, и 1 ампер. Столько, сколько тока требует нагрузка. Но не больше полутора. Это главное отличие стабилизатора напряжения от стабилизатора тока.

Виды стабилизаторов напряжения

Различают всего 2 основных типа стабилизаторов напряжения:

• линейные
• импульсные

Линейные стабилизаторы напряжения

Например, микросхемы КРЕН или , LM1117 , LM350 .

Кстати, КРЕН — это не аббревиатура, как многие думают. Это сокращение. Советская микросхема-стабилизатор, аналогичная LM7805 имела обозначение КР142ЕН5А. Ну а ещё есть КР1157ЕН12В, КР1157ЕН502, КР1157ЕН24А и куча других. Для краткости всё семейство микросхем стали называть «КРЕН». КР142ЕН5А тогда превращается в КРЕН142.

Советский стабилизатор КР142ЕН5А. Аналог LM7805.

Стабилизатор LM7805

Наиболее распространенный вид. Недостаток их в том, что они не могут работать на напряжении ниже, чем заявленное выходное напряжение. Если стабилизирует напряжение на 5 вольтах, то на вход ему подать нужно как минимум на полтора вольта больше. Если подать меньше 6,5 В, то выходное напряжение «просядет», и мы уже не получим 5 В. Еще один минус линейных стабилизаторов — сильный нагрев при нагрузке. Собственно, в этом и заключается принцип их работы — всё, что выше стабилизируемого напряжения, просто превращается в тепло. Если мы на вход подадим 12 В, то 7 потратятся на нагрев корпуса, а 5 пойдут потребителю. Корпус при этом нагреется настолько сильно, что без радиатора микросхема просто сгорит. Из всего этого вытекает ещё один серьёзный недостаток — линейный стабилизатор не стоит применять в устройствах с питанием от батареек. Энергия батареек будет тратиться на нагрев стабилизатора. Всех этих недостатков лишены импульсные стабилизаторы.

Импульсные стабилизаторы напряжения

Импульсные стабилизаторы — лишены недостатков линейных, но и стоят дороже. Это уже не просто микросхема с тремя выводами. Выглядят они, как плата с детальками.

Один из вариантов исполнения импульсного стабилизатора.

Импульсные стабилизаторы бывают трех видов: понижающие, повышающие и всеядные. Наиболее интересные — всеядные. Независимо от напряжения на входе, на выходе будет именно то, которое нам нужно. Всеядному импульснику все равно, что на входе напряжение ниже или выше нужного. Он сам автоматом переключается в режим повышения или понижения напряжения и держит заданное на выходе. Если в характеристиках заявлено, что стабилизатору на вход можно подать от 1 до 15 вольт и на выходе будет стабильно 5, то так оно и будет. Кроме того, нагрев импульсных стабилизаторов настолько незначителен, что в большинстве случаев им можно пренебречь. Если ваша схема будет питаться от батареек или размещаться в закрытом корпусе, где сильный нагрев линейного стабилизатора недопустим — ставьте импульсный. Я использую настраиваемые импульсные стабилизаторы напряжения за копейки, которые заказываю с Aliexpress. Купить можно .

Хорошо. А что со стабилизатором тока?

Не открою Америку, если скажу, что стабилизатор тока стабилизирует ток.
Токовые стабилизаторы ещё иногда называют светодиодным драйвером. Внешне они похожи на импульсные стабилизаторы напряжения. Хотя сам стабилизатор — маленькая микросхема, а всё остальное нужно для обеспечения правильного режима работы. Но обычно драйвером называют всю схему сразу.

Примерно так выглядит стабилизатор тока. Красным кружком обведена та са

L7805 трехвыводной стабилизатор напряжения. Линейный стабилизатор напряжения LM7805. Самодельный блок питания на базе этого модуля

Отрегулированное напряжение питания очень важно для многих электронных устройств, поскольку полупроводниковые компоненты, применяемые в них, могут быть чувствительны для скачков и шумов нерегулируемого напряжения. Электронные приборы, питаемые от сети сначала преобразуют переменное напряжение в постоянное благодаря диодному мосту или другому подобному элементу. Но это напряжение не стоит использовать в чувствительных схемах.

В данном случае нужен регулятор (или стабилизатор) напряжения. И одним из самых популярных и распространенных регуляторов на сегодняшний день является регулятор серии 7805.

Микросхема 7805 расположена в трехвыводном корпусе TO-220 с выводами вход, выход, земля (GND). Также контакт GND представлен на металлическом основании микросхемы для крепления радиатора. Данный стабилизатор поддерживает входное напряжение до 40 В, а на выходе обеспечивает 5 В. Максимальный ток нагрузки 1.5 А. Внешний вид регулятора напряжения 7805 с расположением выводов представлен на изображении ниже.

Благодаря стабилизатору напряжения серии 7805 выход фиксируется на определенном уровне без ощутимых скачков и шумов. Чтобы эффективно минимизировать шумы на выходе и максимально сделать выходное напряжение стабильным, регулятор 7805 нужно правильно «обвязать», то есть подключить к его входу и выходу блокиовочные, сглаживающие конденсаторы. Схема подключения конденсаторов к микросхеме 7805 (U1) показана ниже.

Здесь конденсатор C1 представляет собой байпасный или блокировочный конденсатор и используется для гашения на землю очень быстрых по времени входных скачков. C2 является фильтрующим конденсатором, позволяющим стабилизировать медленные изменения напряжения на входе. Чем больше его значение, тем больше уровень стабилизации, но не стоит брать это значение слишком большим, если не хотите, чтобы он разряжался дольше после включения. Конденсатор C3 также стабилизирует медленные изменения напряжения, но уже на выходе. Конденсатор C4, как и C1, гасит очень быстрые скачки, но уже после регулятора и непосредственно перед нагрузкой.

Типичная схема включения регулятора напряжения 7805 представлена ниже. Здесь переменное напряжение выпрямляется диодным мостом и подается на регулятор с требуемой обвязкой из конденсаторов для более качественной стабилизации выходного напряжения. В схему также добавлен диод D5, позволяющий избежать короткого замыкания и тем самым обезопасить регулятор. Если бы его не было, то выходной конденсатор имел бы возможность быстро разрядиться во время периода низкого импеданса внутри регулятора.

Таким образом, регулятор напряжения является очень полезным элементом в схеме, способным обеспечить правильное питание вашего устройства.

В настоящее время тяжело найти какое-либо электронное устройство не использующее стабилизированный источник питания. В основном в качестве источника питания, для подавляющего большинства различных радиоэлектронных устройств, рассчитанных на работу от 5 вольт, наилучшим вариантом будет применение трехвыводного интегрального 78L05 .

Описание стабилизатора 78L05

Данный стабилизатор не дорогой () и прост в применении, что позволяет облегчить проектирование радиоэлектронных схем со значительным числом печатных плат, к которым подается нестабилизированное постоянное напряжение, и на каждой плате отдельно монтируется свой стабилизатор.

Микросхема — стабилизатор 78L05 (7805) имеет тепловую защиту, а также встроенную систему предохраняющую стабилизатор от перегрузки по току. Тем не менее, для более надежной работы желательно применять диод, позволяющий защитить стабилизатор от короткого замыкания во входной цепи.

Технические параметры и цоколевка стабилизатора 78L05:

• Входное напряжение: от 7 до 20 вольт.
• Выходное напряжение: от 4,5 до 5,5 вольт.
• Выходной ток (максимальный): 100 мА.
• Ток потребления (стабилизатором): 5,5 мА.
• Допустимая разница напряжений вход-выход: 1,7 вольт.
• Рабочая температура: от -40 до +125 °C.

Аналоги стабилизатора 78L05 (7805)

Существуют два типа данной микросхемы: мощный 7805 (ток нагрузки до 1А) и маломощный 78L05 (ток нагрузки до 0,1А). Зарубежным аналогом 7805 является ka7805. Отечественными аналогами являются для 78L05 — КР1157ЕН5, а для 7805 — 142ЕН5

Схема включения 78L05

Типовая схема включения стабилизатора 78L05 (по datasheet) легка и не требует большого количества дополнительных радиоэлементов.

Конденсатор С1 на входе необходим для ликвидации ВЧ помех при подачи входного напряжения. Конденсатор С2 на выходе стабилизатора, как и в любом другом источнике питания, обеспечивает стабильность блока питания при резком изменении тока нагрузки, а так же уменьшает степень пульсаций.

При разработке блока питания необходимо иметь в виду, что для устойчивой работы стабилизатора 78L05 напряжение на входе должно быть не менее 7 и не более 20 вольт.

Ниже приводятся несколько примеров использования интегрального стабилизатора 78L05.

Лабораторный блок питания на 78L05

Данная схема отличается своей оригинальностью, из-за нестандартного применения микросхемы , источником опорного напряжения которого служит стабилизатор 78L05. Поскольку максимально допустимое входное напряжение для 78L05 составляет 20 вольт, то для предотвращения выхода 78L05 из строя в схему добавлен параметрический стабилизатор на стабилитроне VD1 и резисторе R1.

Микросхема TDA2030 подключена по типу неинвертирующего усилителя. При таком подключении коэффициент усиления равен 1+R4/R3 (в данном случае 6). Таким образом, напряжение на выходе блока питания, при изменении сопротивления резистора R2, будет меняться от 0 и до 30 вольт (5 вольт х 6). Если нужно изменить максимальное выходное напряжение, то это можно сделать путем подбора подходящего сопротивления резистора R3 или R4.

Бестрансформаторный блок питания на 5 вольт

данная характеризуется повышенной стабильностью, отсутствием нагрева элементов и состоит из доступных радиодеталей.

Структура блока питания включает в себя: индикатор включения на светодиоде HL1, вместо обыч

Блок питания – для новичков в радиоделе

Почему блок питания Хорошее питающее напряжение очень важно при любых экспериментах с электрическими цепями, равно как и при сборке устройства по готовой схеме Проблемы с питанием могут сильно сказаться на работе устройства, поэтому блок питания, пусть на первом этапе не столь «крутой», окажется полезен в дальнейшем Поначалу я предлагаю умерить требования к блоку питания и выполнить его со следующими параметрами: регулируемое напряжение 5-15 В, допустимый ток 200 мА

Что нам потребуется для этого устройства: кусок макетной платы, микросхема стабилизатора напряжения 7805, нестабилизированный сетевой адаптер с параметрами, скажем, 18 В и 1 А Кроме того понадобится переменный резистор, обычные резисторы и некоторые конденсаторы, номиналы которых мы определим, проводя эксперименты за компьютером Возможно, понадобятся некоторые разъемы Цель этой первой работы – узнать, как устроен блок питания, попутно собрав полезное устройство

Если финансы вам позволяют к этому набору можно добавить модуль вольтметра:

Рис 31 Цифровой вольтметр

Но это не обязательно Можно выходное напряжение измерять мультиметром Ничуть не хуже В качестве сетевого адаптера можно использовать БПН18-07:

Рис 32 Сетевой адаптер на 18 В

Микросхема стабилизатора напряжения выглядит как обычный мощный транзистор:

Рис 33 Микросхема стабилизатора напряжения

Хотя сетевой адаптер мы используем готовый, рассмотрим, как он устроен Вероятнее всего он имеет трансформатор и выпрямитель

Работа трансформатора основана на том, что при протекании переменного тока по катушке индуктивности вокруг неё появляется электромагнитное поле, которое может взаимодействовать с расположенной рядом другой катушкой, наводя в ней ЭДС Для усиления эффекта связи между катушками, их наматывают на общем сердечнике Ш-образной или О-образной формы первую катушку наматывают на каркасе и называют первичной обмоткой, вторую катушку очень часто наматывают поверх первой и называют вторичной обмоткой (хотя она может располагаться и на другом каркасе) Величина наведённой ЭДС вторичной обмотки зависит в первую очередь от соотношения количества витков первичной и вторичной обмоток Если количество витков вторичной обмотки больше, чем первичной, то трансформатор получается повышающим, иначе понижающим

В адаптере, о котором идёт речь, трансформатор понижающий Расчёт трансформатора достаточно сложен, но основные  моменты таковы: мы определяем выходные параметры трансформатора, которые зависят от наших нужд, это напряжение и ток выходной обмотки Они определяют требуемую мощность вторичной обмотки, по которой определяется входная мощность с учётом коэффициента полезного действия трансформатора КПД трансформатора имеет разное значение для трансформаторов разной мощности и конструкции По вычисленной

мощности первичной обмотки можно выбрать, с учётом характеристик сердечника, его размеры также можно определить ток в первичной обмотке Ток первичной и вторичной обмоток определяет диаметр провода, которым наматываются катушки трансформатора Обычно это медный провод в эмалевой изоляции Но при намотке обмоток для создания электрической прочности слои намотанного провода изолируют дополнительными прокладками из специальной бумаги Определив количество витков первичной и вторичной обмоток и диаметр провода, проводят расчёт, который показывает, уместятся ли обмотки в окне железного сердечника на каркасе Если нет, то выбирают сердечник большего размера

Для выпрямителя адаптера, как правило, выбирают мостовую схему Эта схема позволяет использовать не один полупериод выпрямленного напряжения, а оба Вот как это выглядит:

Рис 34 Работа сетевого адаптера

Сравнивая с рисунком, где показана работа диода в качестве выпрямителя, вы видите разницу: на сопротивлении нагрузки выпрямителя R1 видны обе полуволны выпрямленного напряжения

Но, если у вас есть осциллограф, которым вы умеете пользоваться, и если вы подключите осциллограф к выходу сетевого адаптера, вы не увидите никаких полуволн Опять не соответствие программы и реальности В данном случае нет

Мы говорили, что после выпрямления переменного напряжения мы не получаем ещё постоянное напряжение, напряжение на выходе схемы, показанной на рисунке выше, остаётся переменным, поскольку меняется по величине Чтобы устранить это изменение, на выход выпрямителя добавляется конденсатор Он имеет свойство накапливать заряд и отдавать его в цепь нагрузки В следующих главах мы познакомимся ближе с конденсатором и индуктивностью, с переменным током и теми процессами, которые в них происходят

А сейчас добавим конденсатор в схему:

Рис 35 Работа выпрямителя с конденсатором

Теперь напряжение на резисторе нагрузки R1 через некоторое время устанавливается и не меняется (почти не меняется) по величине А, значит, через нагрузку протекает постоянный ток

Если в предыдущей схеме был трансформатор, а источник переменного напряжения соответствовал розетке бытовой электрической сети, где 220 В переменного напряжения частоты

50 Гц, то в последней схеме я вторичную обмотку трансформатора заменил источником переменной ЭДС V1 Напряжение на вторичной обмотке я задал 15 В (действующее значение, на что указывает параметр Vrms) Если измерить вольтметром напряжение, показанное на экране виртуального осциллографа, то оно окажется не 15 В Почему так И об этом мы поговорим позже

Вернёмся к блоку питания Для его обустройства мы применим микросхему серии 7805 Это микросхема стабилизатора напряжения Если посмотреть описание микросхемы, то можно увидеть схему включения:

Рис 36 Схема включения микросхемы L7805

И прочитать, что на выходе микросхемы, обозначено на рисунке Vo, получается постоянное напряжение 5 В Но мы собирались получить от блока питания разные напряжения в диапазоне от 5 до 15 вольт

Поможет в этом изменение схемы включения

                                                                      

Рис 37 Регулируемый блок питания из микросхемы стабилизатора напряжения

На двух рисунках показано напряжение на выходе регулятора при крайних положениях движка переменного резистора Видно, что напряжение на выходе меняется от 5 до 15 вольт Резистор R3

– это резистор нагрузки

Ещё лучшие результаты можно получить при использовании микросхемы КР142ЕН22А Но, прежде чем начинать что-то паять, до того, как вы начнёте эксперименты на макетной плате, и это было главной задачей, давайте внимательнее рассмотрим схему, используя уже полученные знания

В первую очередь нас интересует, какой должен быть резистор R1 То, что его сопротивление равно 300 Ом, мы знаем Но нужно знать и допустимую мощность рассеивания Когда оба резистора полностью включены, то ток через них минимальный В этом случае напряжение максимально и равно 15 В Каков же ток 15/800 = 18 мА На резисторе R2 падает 10 В И мощность, рассеивая на нём, около 02 Вт Мощность, рассеиваемая на резисторе  R1 в этом случае, скорее всего меньше, поскольку напряжение на нём сохраняется равным 5 В

В случае, когда движок переменного резистора находится в другом крайнем положении, а величина сопротивления переменного резистора равна нулю, ток через резистор R1 определяется его величиной и напряжением 5 В: 5/300 = 0016 А Ток ещё меньше, напряжение меньше, чем было на резисторе R2, а, значит, и мощность рассеивания меньше 02 Вт Таким образом резисторы R1 и R2 можно использовать с мощностью рассеивания от 025 Вт и выше

Но не будем забывать, что микросхема U1 тоже обладает активным сопротивлением, что на ней тоже рассеивается мощность Мы задали максимальный ток в нагрузке равным 02 А Он будет протекать через микросхему и при выходном напряжении 15 В, и при напряжении 5 В Но мы знаем, что напряжение источника питания V1 (закон Кирхгофа) распределится на всех включённых в цепь элементах Часть этого напряжения будет падать на микросхеме, а часть на сопротивлении нагрузки R3 (остальные резисторы подключены параллельно R3, то есть, на них то  же напряжение) Когда на сопротивлении нагрузки 5 В, то оставшиеся 13 В должны падать на микросхеме При этом через неё протекает ток 02 А, если мы выбираем такой выходной ток А это означает, что на микросхеме будет рассеиваться мощность 13*02 = 26 Вт в виде тепла В паспортных данных на микросхему можно прочесть, что допустимая мощность рассеивания для

неё составляет не более 1-16 Вт (микросхема L7805 имеет встроенный ограничитель по рассеиваемой мощности) без теплоотвода при нормальной температуре окружающей среды

Теплоотвод в простейшем случае представляет собой пластину из металла (металл хорошо проводит и ток, и тепло) Чем больше поверхность пластины, тем больше тепла она может рассеять (до определённых пределов) С целью уменьшения габаритов теплоотвода пластину можно согнуть в виде буквы «П» Теплоотвод передаёт тепло, выделяемое микросхемой (или транзистором), окружающему воздуху, поэтому площадь соприкосновения играет определяющую роль Промышленно изготавливаемые теплоотводы, радиаторы, делают ребристыми или игольчатыми, получая максимальную поверхность при минимальных габаритах

То, какую поверхность должен иметь теплоотвод при заданной мощности рассеивания, определяется либо из таблиц, либо рассчитывается Расчёт ведётся с учётом переходных тепловых сопротивлений от кристалла до окружающей среды Для уменьшения теплового сопротивления между корпусом охлаждаемого элемента и радиатором место установки тщательно шлифуют и покрывают теплопроводящей пастой В последнее время для дополнительного охлаждения используют вентиляторы (кулеры)

При расчёте теплового режима учитывают несколько тепловых сопротивлений, которые, подобно электрическому сопротивлению, вызывают падение температуры от кристалла (о  температуре которого мы заботимся) до среды Как и электрические сопротивления, тепловые, соединённые последовательно, суммируются Например, в справочных данных на микросхему L7805 указано суммарное сопротивление от кристалла до среды равное 50 градусов/ватт Прибавляя температуру среды 30 градусов, мы получим 80 градусов/ватт То есть, при рассеиваемой мощности 1 ватт температура кристалла 80 градусов, что приемлемо при максимально допустимой температуре 125 градусов Но уже при рассеиваемой мощности 2 ватта температура становится равной 160 градусов Из трёх слагаемых теплового сопротивления: кристалл-корпус, корпус-радиатор, радиатор-среда, – мы можем управлять только последним, определяемым площадью поверхности радиатора

Радиатор с площадью поверхности около 40 см2 можно изготовить из пластины алюминия толщиной 2 мм, с размерами 3×7 см (учитываются обе поверхности), согнув пластину буквой «П» Меньшие габариты будет иметь ребристый теплоотвод:

Рис 38 Ребристый теплоотвод

Рассмотренный ранее блок питания удовлетворит вас на ближайшее время при экспериментах, описанных в следующих главах, но в дальнейшем, скорее всего, вам потребуется более мощный блок питания, например, на основе микросхемы КР142ЕН22А Поэтому сейчас нет смысла доводить конструкцию до окончательного вида, можно оставить блок питания в сборке на макетной плате Но в этом случае хорошо бы обойтись без радиатора

Камнем преткновения служит рассеиваемая микросхемой мощность Как можно её уменьшить Для правильной работы микросхемы стабилизатора на нем должно падать не менее 3 В Но при токе 02 А рассеиваемая мощность не превысит 1 Вт Поэтому, используя другой адаптер, мы можем добиться того, что разница между напряжением на входе (напряжением на выходе адаптера) и напряжением на выходе не превысит 3 вольт

Рис 39 Адаптер с переключаемым выходным напряжением

У этого адаптера выходное напряжение переключается: 1,5 3,0 4,5 6,0 7,5 9,012,0 В Даже при использовании 12 В мощность рассеивания не превысит 15 Вт (при токе 02А) Правда, мы изменили диапазон стабилизированных напряжений 5-9 В Но это не самая большая потеря, поскольку во многих случаях можно использовать адаптер без стабилизатора

Поскольку мы изменили требования к блоку питания, вернёмся к схеме, чтобы привести её в должный вид, определить окончательные номиналы элементов и добавить ряд элементов схемы, которые увеличат её надёжность

Вот окончательная схема:

Рис 310 Окончательная схема блока питания

Конденсаторы C1-C3 служат для уменьшения «пульсаций» Если бы мы тщательнее рассмотрели выпрямленное напряжение на выходе адаптера, то увидели бы, что…

Рис 311 Пульсации на выходе выпрямителя

Амплитуда пульсаций на рисунке невелика, но с ростом потребляемого нагрузкой тока эти пульсации возрастают Для уменьшения пульсаций применяют конденсаторы Чем больше ёмкость конденсатора, тем меньше уровень пульсаций Но конденсатор на выходе выпрямителя очень большой ёмкости может сам стать причиной выхода из строя диодов Этот момент мы рассмотрим в следующей главе Наилучшее решение – использовать те номиналы, что даны в справочных данных микросхемы, приведённых изготовителем

Диоды D1-D2 на схеме стабилизатора предохраняют микросхему от появления отрицательных напряжений при выключении стабилизатора Через диоды конденсаторы быстро разряжаются при выключении сетевого адаптера

Конденсаторы C1-C3 могут быть электролитическими алюминиевыми 100мкФx16 В Вместе с тем падение напряжения на конденсаторах C2 и C3 меньше Если бы это было критично, то следовало взять конденсаторы с меньшим рабочим напряжением, они могут оказаться меньших габаритов

Полезно параллельно конденсатору C3 включить керамический конденсатор ёмкостью 01 мкФ Переменный резистор R2 можно взять такой:

Рис 312 Переменный резистор 200 Ом типа СП3-4АМ

А можно использовать подстроечный резистор – не так часто вы будете менять напряжение, а подстроечный резистор хорошо «впишется» в конструкцию на макетной плате:

Рис 313 Подстроечный резистор 200 Ом типа СП3-19а

Для удобства соединения стабилизатора с сетевым адаптером используйте разъём:

Рис 314 Разъем питания на плату

Для подключения к блоку питания других устройств, а данный блок питания предназначен для проведения экспериментов, удобно использовать два монтажных провода разного цвета, запаянных в макетную плату

Пожалуй, мы всё обсудили и проверили относительно схемы первого устройства и деталей, которые нужно купить Можно приступить к реализации первого проекта

Как и в случае с принципиальной схемой – прежде чем идти в магазин за покупками, мы рассмотрели все аспекты работы схемы – так и с макетной платой, прежде чем включать паяльник и начинать пайку, мы рассмотрим конструкцию устройства

Возьмите макетную плату, установите на ней детали так, чтобы устройством было удобно пользоваться:

Рис 315 Первая примерка макетной платы

Если не считать положение подстроечного резистора и разъёма, расположение остальных деталей в данном случае может быть произвольным Иногда, всё зависит от назначения устройства, приходится учитывать взаимное влияние элементов схемы, но не сейчас

Поэтому после «первой примерки» попробуем нарисовать соединения деталей согласно схеме

Это можно сделать разными путями Позже мы рассмотрим, как воспользоваться возможностями компьютера, а сейчас используем либо графический редактор, что достаточно удобно, либо лист бумаги и карандаш, что достаточно привычно Ниже выделены провода, которые пересекаются

Рис 316 Соединение элементов схемы

При монтаже макета удобно использовать длинные выводы резисторов и конденсаторов в качестве монтажных проводов С другой стороны, если вы решите измерить ток в цепи при таком монтаже, то это трудно будет сделать На рисунке выше достаточно много соединений, которые пересекаются В этом случае обязательно понадобится монтажный провод Но, перемещая детали на плате, возможно, удастся избежать этого Не спешите запаять детали Сделайте несколько вариантов размещения, выбирая наиболее удачный Так, переместив диод D2 за микросхему U1 перед конденсатором C1, вы избежите пересечения проводов Рядом с ним найдётся место и для

диода D1, и тогда провод от конденсатора С3, который прежде пересекал провод от диода, останется свободным А расположив иначе резистор R1, его можно положить вдоль кромки платы поверх проводов, идущих от конденсаторов C2 и C3, вы полностью избежите пересечения проводов

Такая работа по размещению  элементов схемы не только  создаст ряд удобств при пайке, не только будет залогом надёжной работы устройства, но даст вам необходимый опыт монтажа, сокращая количество ошибок Ошибки монтажа всегда неприятны Кроме того, этот этап работы достаточно интересен сам по себе, чтобы доставить вам удовольствие Сделав рисунок, ещё раз внимательно проверьте правильность соединений в соответствии со схемой Производя пайку по рисунку, не забывайте поглядывать на принципиальную схему, проверяя, какие элементы соединяются в данный момент

Многие начинающие радиолюбители считают достаточным повторение готовых схем Но далеко не всегда готовые схемы имеют хорошее описание На принципиальной схеме блока питания не показан радиатор Если включить блок питания, проверяя его работу на максимальном токе, то микросхема, скорее всего, успеет сгореть, прежде чем вы заметите, что она перегревается А тот факт, что стабилизатор L7805 выглядит как обычный транзистор, не соотносится с внутренним содержанием микросхемы

Рис 317 Принципиальная схема L7805

Схема устройства хорошо продумана и достаточно сложна

Иногда готовые схемы имеют непредумышленные ошибки Так, например,  если  перевернуть диод D1, то схема работать не будет В описании работы схемы, скорее всего, будет упоминание о назначении диодов – предотвращать появление отрицательного напряжения – но как правильно должен быть включён диод… только принципиальная схема может дать ответ на этот вопрос Вы уже знаете, что при прямом включении диода падение напряжения на нём не более 1 В И вас обязательно должно насторожить, что диод включён в прямом направлении на выходе стабилизатора напряжения с выходным напряжением 5 В

Источник: Гололобов ВН,- Самоучитель игры на паяльнике (Об электронике для школьников и не только), – Москва 2012