7805 Regulator napięcia

Regulator napięcia 7805 jest popularnym komponentem używanym do zapewnienia stałego wyjścia 5 V w obwodach elektronicznych, zapewniając płynne urządzenia, nawet gdy zmienia się napięcie wejściowe.W tym artykule wyjaśniono, jak działa 7805, układ pinu, wewnętrzne części, które pomagają utrzymać napięcie, oraz funkcje bezpieczeństwa, które zawiera.Przyjrzymy się również, w jaki sposób jest używany w urządzeniach takich jak mobilne ładowarki i systemy, które potrzebują stabilnej mocy dla małej elektroniki.

Katalog

Rysunek 1: 7805 Regulator napięcia

Wprowadzenie do regulatorów napięcia

Regulator napięcia pomaga utrzymać napięcie wyjściowe, nawet gdy zmienia się napięcie wejściowe lub obciążenie elektryczne.Utrzymanie stabilności napięcia jest bardzo przydatne do upewnienia się, że urządzenia elektroniczne działają dobrze i nie są uszkodzone przez zmiany napięcia.

Rysunek 2: Różne typy regulatorów napięcia

Regulatory napięcia działają, dostosowując przepływ prądu, aby zachować napięcie wyjściowe tak samo, nawet jeśli zmienia się napięcie wejściowe lub obciążenie.Jeśli napięcie wejściowe wzrośnie, regulator zmniejsza przepływ prądu, a jeśli napięcie wejściowe spadnie, zwiększa przepływ prądu, aby utrzymać prawidłowe napięcie wyjściowe.

W wielu nowoczesnych urządzeniach regulatory napięcia są wbudowane w zintegrowane obwody (ICS), które są małe i niezawodne.Jednym z powszechnych regulatorów IC jest 7805, który zapewnia stałe wyjście +5 V.Ten typ regulatora jest często używany w urządzeniach elektronicznych, które wymagają stabilnego zasilania, takich jak komputery i ładowarki telefonu komórkowego.

Jaki jest regulator napięcia 7805?

Rysunek 3: 7805 Regulator napięcia

Regulator napięcia 7805 jest powszechnie używanym urządzeniem, które pomaga kontrolować i zapewnia stałe wyjście 5 V w obwodach elektronicznych.Należy do rodziny regulatorów zwanych serią „78xx”, w której „xx” odnosi się do napięcia wyjściowego.W przypadku 7805 jest on zaprojektowany w celu zapewnienia stałego 5 V.Ten regulator może przyjąć napięcie wejściowe w dowolnym miejscu od 7 V do 35 V i nadal zapewniać, że wyjście pozostanie przy 5 V.

7805 działa poprzez obniżenie napięcia przychodzącego do wymaganego 5 V i pozbycie się dodatkowej energii jako ciepła.Nazywa się to „liniowym” regulatorem, ponieważ nie przekształca dodatkowej energii, ale po prostu spala go jako ciepło, aby obniżyć napięcie.Na przykład, jeśli podasz regulatorowi 12 V, zmniejszy on wyjście do 5 V, a reszta energii (różnica między 12 V a 5 V) przekształca się w ciepło.

Głównym zadaniem 7805 jest utrzymanie napięcia wyjściowego, nawet jeśli zmienia się napięcie wejściowe.Jednak proces ten tworzy ciepło, szczególnie gdy napięcie wejściowe jest znacznie wyższe niż 5 V lub gdy obwód wymaga więcej prądu.Aby poradzić sobie z tym ciepłem, 7805 często potrzebuje radiatora lub innej metody chłodzenia.Bez sposobu ochłowania regulator może być zbyt gorący, co może wpłynąć na to, jak dobrze działa lub spowodować, że całkowicie przestanie działać.

Konfiguracja PIN 7805 IC

Rysunek 4: Konfiguracja PIN 7805 Regulator napięcia

• Pin 1 (wejście): W tym miejscu podłączasz napięcie, które jeszcze nie zostało uregulowane.Nadchodzące napięcie musi być co najmniej 2V wyższe niż wyjście 5 V, które chcesz.Aby uzyskać stabilne wyjście 5 V, napięcie wejściowe musi wynosić co najmniej 7 V.

• Pin 2 (podłoże): Ten szpilka łączy się z ziemią (lub zerowym napięciem) obwodu.Służy jako punkt odniesienia zarówno dla napięć wejściowych, jak i wyjściowych.

• Pin 3 (wyjście): Z tego pochodzi stałe wyjście 5 V.Wyjście wynosi zazwyczaj od 4,8 V do 5,2 V, ale ma on pozostać tak blisko 5 V.

Jak działa 7805 IC?

Rysunek 5: Schemat obwodu pokazujący, jak działa regulator napięcia 7805

Wewnątrz IC kilka części współpracuje ze sobą, aby utrzymać stałą napięcie wyjściowe, nawet jeśli występują zmiany napięcia wejściowego lub obciążenia.Oto proste wyjaśnienie, w jaki sposób każda część IC działa, aby utrzymać tę stałą wydajność.

Obwód początkowy

Obwód początkowy jest pierwszą częścią aktywowania, gdy 7805 jest włączony.Jego zadaniem jest upewnienie się, że wszystkie inne wewnętrzne części IC są gotowe do rozpoczęcia pracy.Po zastosowaniu mocy obwód ten ustawia wszystko w ruchu, umożliwiając 7805 rozpoczęcie regulacji napięcia.

Obecny generator

Obecny generator zarządza, ile prądu przepływa wewnątrz IC.Ta część zapewnia, że ​​inne wewnętrzne komponenty uzyskają odpowiednią ilość prądu, aby funkcjonować poprawnie.Pomaga IC dostosować się do różnych sytuacji, na przykład w przypadku zmiany obciążenia IC, dzięki czemu może nadal zapewnić stabilną wydajność.

Napięcie odniesienia (dioda Zener)

Rysunek 6: Symbol diody Zenera

7805 używa diody Zenera do utworzenia stałego napięcia odniesienia.To napięcie odniesienia działa jako przewodnik, którego IC wykorzystuje, aby upewnić się, że napięcie wyjściowe pozostaje przy 5 V.Dioda Zenera jest wybierana, ponieważ może utrzymywać spójne napięcie, które pomaga IC porównać i dostosować napięcie wyjściowe w razie potrzeby.

Wzmacniacz błędu

Wzmacniacz błędów jest odpowiedzialny za ciągłe sprawdzanie napięcia wyjściowego.Porównuje rzeczywiste napięcie wyjściowe z napięciem odniesienia ustawionym przez diodę Zenera.Jeśli napięcie wyjściowe nie jest dokładnie 5 V, wzmacniacz błędu wysyła sygnał do dokonywania regulacji.W ten sposób napięcie wyjściowe jest korygowane w czasie rzeczywistym, utrzymując je na zmieniających się warunkach.

Element serii (tranzystor)

Element serii, zwykle tranzystor, kontroluje ilość prądu do wyjścia.Zmienia swój rezystancję na podstawie otrzymywanych sygnałów ze wzmacniacza błędu.Jeśli napięcie wyjściowe zaczyna rosnąć powyżej lub poniżej 5 V, tranzystor dostosowuje przepływ prądowy, aby przywrócić go do właściwego poziomu.Robiąc to, tranzystor uwalnia również dodatkową energię jako ciepło, dlatego IC może się ciepło podczas użytkowania.

Obwód ochrony termicznej

Obwód ochrony termicznej pomaga uniemożliwić IC zbyt gorąco.Jeśli temperatura układu IC wzrośnie zbyt wysoka, co może się zdarzyć z powodu ciężkiego użycia lub wysokich temperatur zewnętrznych, ten obwód wejdzie, aby obniżyć prąd, a nawet tymczasowo wyłączyć IC.Ta funkcja jest ważna dla ochrony IC i upewnienia się, że nie zostanie uszkodzona przed przegrzaniem.

Bezpieczna ochrona obszaru operacyjnego (SOA)

Bezpieczna ochrona obszaru operacyjnego (SOA) powstrzymuje 7805 przed pracą poza jej bezpieczne granice.Ta ochrona zapewnia, że ​​układ IC nie jest narażony na zbyt duże napięcie lub prąd, co może spowodować, że nie powiedzie się.Jeśli coś pójdzie nie tak, na przykład zwarcie lub nagłe skok napięcia wejściowego, ochrona ta ograniczy operację układu IC, aby zapobiec uszkodzeniom.Ta funkcja pomaga IC trwać dłużej i działać bardziej niezawodnie.

Zarządzanie ciepłem w 7805 IC

Zarządzanie ciepłem w regulatorze napięcia 7805 może być wyzwaniem.7805 zmniejsza wyższe napięcie wejściowe do stałego wyjścia 5 V, ale gdy napięcie wejściowe jest znacznie wyższe niż 5 V, dodatkowe napięcie jest przekształcane w ciepło.Na przykład, jeśli wejście wynosi 15 V, a prąd wynosi 0,5A, regulator wytworzy 5 watów ciepła.Może to być zbyt dużo ciepła, aby 7805 mógł sobie poradzić bez chłodzenia, potencjalnie powodując jego przegrzanie i porażkę.

Aby zmniejszyć ciepło, najlepiej jest utrzymać napięcie wejściowe blisko 7 V, co jest minimum wymagane do stabilnego wyjścia 5 V.Im bliżej napięcia wejściowego jest do 7 V, tym mniejsza nadmiar energii regulator musi przekonwertować na ciepło.Jeśli konieczne jest wyższe napięcie wejściowe, do 7805 można przymocować radiator, aby ostygnąć go poprzez rozłożenie ciepła na większej powierzchni.Im większy radiator, tym lepiej będzie rozpraszać ciepło i utrzymywać regulator w bezpiecznym zakresie temperatur.

Cechy 7805 Regulator napięcia IC

Minimalne komponenty zewnętrzne

Jedną z najlepszych rzeczy w IC 7805 jest to, że potrzebuje bardzo kilku dodatkowych części do pracy.Zwykle wymaga tylko dwóch małych kondensatorów - jednego po stronie wejściowej i jednego po stronie wyjściowej.Te kondensatory pomagają utrzymać napięcie stabilne i zmniejszają wszelkie nagłe zmiany lub hałas w mocy.Ponieważ 7805 nie potrzebuje wielu dodatkowych części, sprawia, że ​​projekt jest prostszy i obniża koszty.To sprawia, że ​​jest to świetny wybór dla wielu projektów.

Szeroki zakres napięcia wejściowego

7805 może działać z szerokim zakresem napięć wejściowych, od 7 V do 35 V.Oznacza to, że może obsługiwać moc z różnych źródeł, nawet jeśli napięcie jest wyższe lub niższe niż oczekiwano.Tak długo, jak napięcie wejściowe pozostanie w tym zakresie, 7805 zapewni stałą wyjście 5 V.Ta elastyczność sprawia, że ​​jest przydatna w różnych sytuacjach, w których moc wejściowa nie zawsze może być taka sama.

Obecna pojemność

7805 może zapewnić do 1,5A prądu, co czyni go przydatnym dla urządzeń, które potrzebują umiarkowanej mocy, takich jak małe silniki lub czujniki.Może niezawodnie dostarczyć ten prąd do różnych części elektronicznych, ale rzeczywisty prąd zależy od tego, ile ciepła generuje IC i napięcia wejściowego.Jeśli zrobi się zbyt gorąco lub napięcie wejściowe jest zbyt niskie, prąd może zostać zmniejszony.Mimo to, dla większości celów, 7805 może łatwo zaspokoić potrzeby mocy wielu urządzeń.

Niski prąd w trybie gotowości

Gdy 7805 nie zapewnia aktywnie zasilania urządzeniu, zużywa on bardzo mało energii, zwykle około 5mA.Oznacza to, że nie marnuje dużej mocy, co jest szczególnie przydatne w urządzeniach działających na akumulatorach.Ponieważ niepotrzebnie nie wyczerpuje energii, pomaga zwiększyć wydajność systemów, szczególnie w projektach, w których oszczędzanie energii jest priorytetem.

Wbudowane zabezpieczenia

IC 7805 jest wyposażony w kilka funkcji bezpieczeństwa, które chronią zarówno IC, jak i urządzenia, które zasila.Ma ochronę termiczną, która wyłącza IC, jeśli zrobi się zbyt gorąco.Ma również wbudowany ogranicznik prądu, który zapobiega przepływowi zbyt dużej ilości prądu, chroniąc obwód przed uszkodzeniem.Wreszcie, może obsługiwać zwarcie bez niepowodzenia, dzięki wewnętrznym środkom bezpieczeństwa.Te wbudowane zabezpieczenia sprawiają, że 7805 jest niezawodnym wyborem dla wielu projektów, nawet w środowiskach, w których warunki mocy mogą nieoczekiwanie zmienić.

Korzyści z korzystania z 7805 IC

Łatwy w użyciu

Jedną z największych zalet 7805 IC jest to, jak prosta jest praca.Potrzebujesz tylko kilku dodatkowych elementów, takich jak kondensatory, aby ustabilizować napięcia wejściowe i wyjściowe.Ułatwia to konfigurację, nawet dla osób, które dopiero zaczynają w elektronice.Układ pinowy jest łatwy do zrozumienia: jeden szpilka dla napięcia wejściowego, jeden dla uziemienia i jeden dla wyjścia 5 V.Ta prostota oznacza, że ​​możesz szybko dodać 7805 do obwodu bez konieczności dokonywania złożonych korekt lub radzenia sobie z jakąkolwiek skomplikowanymi konfiguracjami.

Funkcje bezpieczeństwa

IC 7805 obejmuje wbudowane funkcje bezpieczeństwa, które chronią go przed uszkodzeniem.Jedną z takich funkcji jest ochrona termiczna, która automatycznie wyłącza IC, jeśli robi się zbyt gorąco.Zapobiega to uszkodzeniu IC i innych części w obwodzie.Jest to szczególnie pomocne w sytuacjach, w których obwód może być zbyt ciepły lub gdy chłodzenie jest problemem.Kolejną przydatną cechą jest ochrona zwarcia.Jeśli w obwodzie wystąpi zwarcie powodujące zwarcie, 7805 ograniczy przepływający przez niego prąd, chroniąc zarówno siebie, jak i resztę obwodu przed szkodą.Te zabezpieczenia sprawiają, że 7805 jest trwałym i niezawodnym wyborem dla wielu projektów elektronicznych.

Typowe zastosowania

IC 7805 jest szeroko stosowany w obwodach, które wymagają stabilnego zasilania 5V.Często występuje w urządzeniach, które wykorzystują niską moc, takie jak projekty mikrokontrolera, systemy osadzone i wiele rodzajów czujników.Wiele komponentów elektronicznych, takich jak mikroprocesory, wyświetlacze i moduły komunikacyjne, potrzebuje stałego 5 V do prawidłowego działania.IC 7805 zapewnia tę stabilną moc, która pomaga tym komponentom działać płynnie.Ponieważ łatwo jest znaleźć i działa dobrze w szerokiej gamie aplikacji, 7805 IC jest zaufany zarówno profesjonalistów, jak i hobbystów w swoich projektach.

Zastosowania regulatora napięcia 7805

Rysunek 7: 12 V do 5 V zasilacz USB za pomocą 7805 regulatora napięcia

Regulator napięcia 7805 jest szeroko stosowanym składnikiem w wielu urządzeniach elektronicznych.Jego zadaniem jest zapewnienie stabilnego wyjścia 5 V, co jest przydatne dla obwodów wymagających stałego zasilania.

Na przykład w ładowarkach telefonów komórkowych 7805 pomaga utrzymać napięcie stabilne przy 5 V, nawet jeśli zmienia się moc pochodzi z gniazda ściennego.Jest to ważne dla bezpiecznego ładowania urządzeń wymagających spójnego napięcia.Podobnie można go znaleźć w systemach nieprzerwanych zasilaczy (UPS), w których pomaga dostarczyć stałego napięcia do obwodów, które nie mogą sobie pozwolić na przerwy lub zrzuty.

W urządzeniach takich jak przenośne odtwarzacze multimedialne napięcie baterii może się zmieniać w miarę odpływania, ale 7805 zapewnia, że ​​wewnętrzne komponenty nadal otrzymują stałą 5 V, chroniąc urządzenie przed uszkodzeniami spowodowanymi nagłymi zmianami mocy.Obwody o niskiej mocy, takie jak w małych projektach elektronicznych lub gadżetach, również polegają na 7805, aby zapewnić stałe napięcie.Obwody te mogą zawierać wrażliwe części, takie jak mikrokontrolery i czujniki, które mogą awarii lub zostać uszkodzone, jeśli moc nie jest stabilna.7805 upewnia się, że wyjście pozostanie przy 5 V, niezależnie od tego, co stanie się z mocą wejściową.

W niektórych przypadkach 7805 może być używane w obwodach, które muszą kontrolować przepływ prądu.Chociaż jest on głównie zaprojektowany do regulacji napięcia, w połączeniu z innymi częściami, takimi jak rezystory lub tranzystory, może również pomóc w regulacji prądu.Jest często używany w zdalnych sterownikach w podczerwieni, aby zapewnić stabilną moc potrzebną do wysyłania sygnałów.Urządzenia czasowe, takie jak stopwatches, również korzystają z 7805. Utrzymuje wewnętrzne komponenty zegara działające poprawnie, zapewniając, że urządzenie dokładnie mierzy czas, zapewniając spójne napięcie.

Rola kondensatorów w 7805 obwodach

Rysunek 8: Obwód regulacji napięcia z kondensatorami

Kondensatory to małe elementy elektroniczne, które są często dodawane do obwodów z regulatorem napięcia 7805.Pomagają uczynić napięcie gładkie i zmniejszają niechciany szum elektryczny.Bez tych kondensatorów wyjście z regulatora mogą mieć niewielkie zmiany napięcia, co może wpłynąć na wydajność połączonych części.

Po stronie wejściowej 7805 kondensator o wartości 0,33µF jest zwykle używany do odfiltrowania każdego szumu pochodzącego ze źródła zasilania.Staje się to szczególnie pomocne, jeśli regulator jest umieszczony w odległości większej niż 10 cali od zasilania, ponieważ szum elektryczny lub kolce mogą występować częściej na dłuższych odległościach.Kondensator pochłania te fluktuacje, zapewniając, że bardziej stałe napięcie jest dostarczane do wejścia 7805.

Po stronie wyjściowej dodaje się mniejszy kondensator, zwykle około 0,1µF, aby jeszcze bardziej wygładzić regulowane napięcie.Mimo że 7805 ma dobrą robotę, stabilizując napięcie, nadal mogą wystąpić pewne niewielkie zmiany.Zmiany te mogą być spowodowane czynnikami zewnętrznymi lub innymi częściami w obwodzie.Kondensator wyjściowy pomaga odfiltrować te małe zmiany, zapewniając, że napięcie pozostaje tak stabilne, jak to możliwe przy 5 V.Zapewnia to bardziej niezawodne zasilanie urządzeń wrażliwych na zmiany napięcia, takie jak mikrokontrolery lub inne komponenty cyfrowe, które wymagają spójnej mocy do prawidłowego działania.

Wniosek

Regulator napięcia 7805 pomaga utrzymać zasilanie na poziomie 5 V, co czyni go przydatnym w wielu różnych projektach elektronicznych.Jest łatwy w użyciu, ma wbudowane zabezpieczenia i można go znaleźć w różnych urządzeniach, od małych gadżetów po bardziej złożone systemy.Korzystając z 7805, możesz pomóc, aby Twoje urządzenia działały poprawnie bez problemów.

Często zadawane pytania [FAQ]

1. Ile napięcia może poradzić sobie 7805?

Regulator napięcia 7805 może obsłużyć napięcie wejściowe do 35 V, ale jest bezpieczniejsze i działa lepiej, jeśli wejście pozostanie od 7 V do 25 V.Jeśli napięcie wejściowe jest zbyt wysokie, może się przegrzać lub zostać uszkodzone.

2. Jakie jest napięcie AC w ​​7805?

7805 ma na celu regulację napięcia DC, a nie AC.Przed podłączeniem go do 7805 musisz przekonwertować prąd przemienny na DC, używając czegoś takiego jak prostownik.

3. Czy mogę użyć 7805 bez kondensatora?

Tak, technicznie możesz użyć 7805 bez kondensatorów, ale to również nie zadziała.Kondensatory pomagają wygładzić napięcie i upewnić się, że wyjście pozostaje stabilne.Zwykle na wejściu (0,33 µF) umieszcza się mały kondensator (0,33 µF), a drugi na wyjściu (0,1µF) w celu lepszej wydajności.

4. Jak zmniejszyć 12 V do 5 V przy użyciu 7805?

Aby obniżyć 12V do 5 V, podłącz wejście 12V do pinu wejściowego 7805, podłącz podłącz uziemienia do ziemi, a 7805 da ci 5 V z pinu wyjściowego.Nie zapomnij użyć kondensatorów, aby pomóc utrzymać napięcie stabilne.

5. Jaka jest praca wewnętrzna 7805?

Wewnątrz 7805 istnieją małe części elektroniczne, takie jak tranzystory, rezystory i diody referencyjne, które współpracują, aby utrzymać napięcie wyjściowe przy 5 V.Robi to, przekształcając dodatkowe napięcie w ciepło, więc wyjście pozostaje stabilne, nawet jeśli zmienia się napięcie wejściowe lub obciążenie.