3端子固定稳压器的工作原理和应用电路

目前流行的 3 端子固定稳压器采用 IC 7805、IC 7809、IC 7812、IC 7815 和 IC 7824 的形式，对应于 5 V、9 V、12 V、15V 和 24 V 的固定电压输出。

这些被称为固定稳压器，因为这些IC能够产生出色的稳定固定直流输出电压，以响应更高的未稳压直流输入电压。

如今，这些高端单片稳压器可以非常便宜地购买，与构建分立稳压器电路等效产品相比，通常成本更低，使用起来也更简单。

这些3端子稳压器非常容易接线，如下面的电路图所示，该电路图演示了实现这些IC的标准方法。

IC的三个端子出于明显的原因，以输入，公共和输出的名称命名。

电源正极和负极分别简单地连接在IC的输入端和公共端上，而稳压电压则在输出端和公共端上获取。

唯一可选的分立外部部件是IC的输入和输出引线上的电容器。这些电容对于提高器件的输出调节水平和改善瞬态响应是必要的。这些电容器的微法拉值通常并不重要，因此通常在 100 nf、220 nf 或 330 nf 之间。

78XX系列稳压阀的类型

最流行和广泛使用的固定电压、单片稳压器类型是 78XX 系列正稳压器和 79XX 系列负稳压器。

它们有 3 种输出电流规格。它们为您提供 9 种阳性类型和 9 种阴性类型的变体，如下图所示。

这些 78XX 系列 IC 具有正负形式的附加额定电压。这些 78XX 稳压器的标准范围为 8 V、9 V、10 V、18 V、20 V 和 24 V，对应于 IC 7808、7809、7810、7818、7820、7824 IC。

其中许多设备带有后缀字符或图形及其印刷编号，具体取决于制造商或品牌类型。

但是，它们本质上都是相同的，具有相同的评级。一些零件经销商实际上不会按类型编号来推广这些IC，而只是指出它们的极性，电压和电流规格，偶尔参考它们的封装样式。

主要特点

这些IC具有内置电流限制和输出负载短路保护功能。在中高功率78XX系列稳压器中，此功能通常为折返型。折返电流限制是指由于自动电流限制，输出电流根本不响应输出过载的情况。

什么是折返电流限制

下图显示了折返限流电路的折返反应，该图清楚地展示了输出电流如何在过载条件下最小化至理想输出电流的50%以下。采用折返电流限制的主要原因是，在短路情况下，它显著降低了稳压器内的耗散。

折返限流响应可以从以下解释中理解：

假设我们有 7805 IC，输入电压为 10 V，其输出端子发生短路。在这种情况下，在普通类型的电流限制下，IC的输出将继续产生1安培的电流，耗散为10瓦。但是，通过特殊的折返电流限制，短路电流可能会被限制在400 mA左右，导致器件的功耗仅为4瓦。

热关断功能

同样，大多数单片式稳压器还具有内置热关断保护电路。此功能有助于在器件出现过热情况时降低输出电流。

因此，这些类型的稳压器IC非常坚固耐用，即使使用不当也不会轻易损坏。也就是说，销毁它们的一种方法是施加高于指定范围的高输入电源电压。

您会发现不同供应商为这些相同标准类型的 IC 指定的最大可容忍输入电压存在差异，尽管 25 伏显然是任何 5 伏设备 （7805） 提供的最小范围。更大的稳压器可以处理至少 30 伏的电压，而对于 20 伏和 24 伏的品种，输入范围高达 40 伏。

为了使电路正常工作，输入电压必须比所需的输出电压高2.5伏，但7805稳压器除外，其输入电压应仅比所需的5 V输出高2 V以上，这意味着它应至少为7 V。

无负载待机电流

这些IC在输出端没有任何负载时的静态电流或空闲电流消耗可能在1至5 mA之间，尽管在某些非常高功率的变体中可能高达10 mA。

线路和负载调整率

所有 78XX 稳压器 IC 的电压调整率均小于 1%。这意味着，无论输入电压与最大和最小输入电压范围的变化如何，输出电压都可能显示出小于1%的变化。

大多数这些器件的负载调整率通常也低于 1%。此功能可确保无论输出负载条件如何，输出都将继续提供额定恒定输出电压。

大多数稳压器IC的纹波抑制功能在60 dB附近，输出噪声水平可能低于100微伏。

功耗

使用这些 78XX 稳压器 IC 时，您必须记住，这些 IC 的额定功耗有限。因此，在最高输出负载下，输入电压绝不应超过比最大容许输入限值高几伏。

低、中、高功率 78XX 系列器件在正常室温（25 摄氏度）下的最大功耗分别为 0.7 瓦、1 瓦和 2 瓦。

如果设备安装在相当大的散热器上，上述限制可以分别显着提高到 1.7 瓦、5 瓦和 15 瓦。所有这些稳压器器件的功耗与输入和输出电压之差乘以输出电流成正比。

如何将散热器应用于 78XX IC

在这种情况下，当器件满载电流约为800 mA时，器件的功耗可能高达4瓦（0.8A x 5V = 4W）。

这似乎是 7815 设备的最大可渗透 2 瓦 PD 的两倍。这意味着额外的 2 瓦必须通过散热器进行补偿。

市场上通常有多种散热器可供选择，这些散热器的额定功率为特定度/瓦。

该额定值基本上表示通过散热器耗散的每一瓦功率引起的温升。这也表明，对于较大的散热器，每瓦度数将成比例地降低。

78xx稳压器器件所需的最低散热器尺寸可通过以下方式确定。

我们必须首先找出使用设备的标称大气温度。除非该设备可能用于异常温暖的环境中，否则大约 30 摄氏度的数字可以被认为是一个合理的假设。

安全温度额定值

接下来，了解特定 78XX 稳压器 IC 的最大安全温度额定值可能至关重要。对于单片 78XX 稳压器，此范围可能在 125 摄氏度。话虽如此，这实际上是结温，而不是IC可以承受的外壳温度。

绝对最高允许外壳温度约为 100 摄氏度。因此，重要的是不要让设备温度升高到 70 摄氏度 （100 - 30 = 70） 以上。

由于 2 瓦的功率可能导致温度升高最多 70 度，因此额定耗散为 35 摄氏度/瓦或更低的散热器（70 度除以 2 瓦 = 35 摄氏度/瓦）就足够了。

实际上，应该使用相对较大的散热器，因为在大多数情况下，传热永远不会非常有效。

此外，为了获得持久的稳定性，必须确保设备在略低于额定最大允许温度范围的理想下运行。

如果可能的话，确保合理的余量+/- 20度或更多。

当稳压器IC被封闭在容器内并被覆盖远离自由大气时，可能会导致容器内滞留的空气通过稳压器耗散而升温。这反过来可能导致PCB上的其他敏感部件在较热的条件下工作。这种情况可能需要为稳压器IC使用更大的散热器。

应用电路

使用固定电压78XX单片稳压器的电源的典型应用电路如下所示。

在此设计中，使用 7815 IC 作为稳压器 IC，在大约 800 mA 电流下为我们提供约 +15 伏的电压。

所使用的变压器的次级额定电压为 18 -0 - 18V，额定电流为 1 A。

它连接到推挽式全波整流器，该整流器在通过 C1 滤波后提供约 27 V DC 的空载电压。

电容器C2和C3的工作方式类似于输入和输出去耦电容器，它们应相对靠近IC主体。当输出负载满时，您将看到施加到 IC1 的输入电压达到 19 至 20 V 的水平，允许稳压器的输入/输出端产生大约 5 V 的差值。
审核编辑：陈陈