Stabilizatory liniowe nieregulowane

Cześć,
w tej części kursu podyskutujemy na temat najbardziej popularnych, wśród początkujących hobbystów stabilizatorów napięcia z rodziny 78xx 79xx oraz LDO. Zapraszam do lektury :)
Spis treści:

  1. Czym jest stabilizator liniowy
    • Podział stabilizatorów liniowych
    • Stabilizatory z rodziny 78xx i 79xx
  2. Dobór właściwego stabilizatora do urządzenia
  3. Przykładowy układ z 7805
  4. Stabilizator LDO
  5. Przykładowy układ LDO LM1117
  6. Tabela porównawcza układów
  7. Podsumowanie

 

1. Czym jest stabilizator liniowy

Stabilizator liniowy jest to układ elektroniczny, którego zadaniem jest utrzymanie stałego napięcia wyjściowego, bez względu na zmiany napięcia wejściowego, czy też zmiany obciążenia i temperatury. Ze względu na to, że jest to definicja stabilizatora idealnego, to w stabilizatorach „realnych” poszczególne wartości są zawężone do zadanych przez producenta zakresów tj. maksymalne napięcie wejściowe, ustalone napięcie wyjściowe, maksymalny prąd wyjściowy itp.  Stabilizatory liniowe nazywane są również stabilizatorami kompensacyjnymi. Takie stabilizatory są dzielone na równoległe i szeregowe. Równoległe są teraz bardzo rzadko spotykane ze względu na swoją niską sprawność energetyczną. Zatem przyjrzyjmy się działaniu stabilizatora szeregowego. Aby lepiej go zrozumieć to popatrzmy na schemat blokowy takiego układu :

ukl kompensaycyjn

Jak widać na układzie powyżej mamy jakiś układ sterujący (prawdopodobnie komparator), który porównuje napięcie odniesienia (Uref) , z napięciem wyjściowym układu (Uo1). Powstała różnica napięć jest podawana do elementu regulacyjnego, gdzie różnica ta powoduje spadek/wzrost napięcia co z kolei prowadzi do zmiany rezystancji elementu regulacyjnego, co ostatecznie przeciwdziała zmianie napięcia wyjściowego. Ufff… trochę długie zdanie nam wyszło, ale jak pomyślimy o tym to zrozumiemy, że takie działanie faktycznie ma sens. Zatem jak widać, przy zmianie obciążenia układ przeciwdziała zmianie napięcia wyjściowego, co nie miało miejsca w stabilizatorach parametrycznych. Dzięki takiemu udoskonaleniu nie musimy nic zmieniać. Aktualnie, liniowe stabilizatory napięcia są zawarte w jednej obudowie przez co zabierają mniej miejsca na płytce oraz ich obsługa sprowadza się jedynie do podłączenia odpowiednich kondensatorów. Stabilizatory tego typu wykazują również większą sprawność energetyczną niż miało to miejsce w układach z diodą Zenera i wtórnika emiterowego. To tak właściwie tyle o zasadzie działania stabilizatorów liniowych. Przejdźmy teraz do kolejnego punktu.

Podział stabilizatorów liniowych

Stabilizatory liniowe dzielimy na:

  • stabilizator napięć dodatnich, nieregulowany
  • stabilizator napięć ujemnych, nieregulowany
  • stabilizator napięć dodatnich, regulowany
  • stabilizator napięć ujemnych, regulowany

Podział może wydaje się banalny i jeśli tak myślisz to na prawdę taki jest :) W tej części skupiamy się tylko na nieregulowany stabilizatorach. Cała różnica, pomiędzy stabilizatorami napięcia dodatniego i ujemnego polega na sposobie podłączenia podłączenia do mostka Greatze’a i wykorzystaniu odpowiedniego stabilizatora. Poniżej schematy dla stabilizatora napięcia dodatniego i ujemnego:

schemat7805

schemat7905

Żeby wiedzieć jaki układ wykorzystać to trzeba znać jego oznaczenie. Teraz pewnie sobie myślisz: „No świetnie!, przecież jest dużo stabilizatorów i każdy ma inne oznaczenia”. Tutaj akurat fajnie pomyślano ponieważ regulatory napięcia zaczynające się od:

  • 78xx  to regulatory napięcia dodatniego,
  • 79xx to regulatory napięcia ujemnego

Stabilizatory z rodziny 78xx i 79xx

Stabilizatory 78xx

 

Myślę, że są to najbardziej popularne stabilizatory wśród początkujących majsterkowiczów. Wyróżniają się tym, że nie potrzebują skomplikowanego układu do poprawnego uruchomienia. Zdecydowanie najpopularniejszym układem jest 7805, który to wytwarza stałe napięcie wyjściowe na poziomie 5V. Maksymalny prąd jaki możemy otrzymać na wyjściu to 1-1,5A (zależne od producenta). Układy są zabezpieczone przed przegrzaniem, w wyniku czego, po przekroczeniu danej temperatury, układ odłącza obciążenie, aż do uzyskania z powrotem odpowiedniej temperatury. Posiadają również zabezpieczenie przed zwarciem, bez którego łatwo byłoby je uszkodzić w wyniku zwarcia. Jak wcześniej wspomniałem, to ich nazewnictwo jest dobrze przemyślane i intuicyjne ponieważ dwie ostatnie cyfry oznaczają napięcie wyjściowe takiego stabilizatora, czyli:

  • 7805 – stabilizatora napięcie dodatniego, 5V na wyjściu
  • 78…06 08 09 10 12 15 24 – stabilizatory napięcia dodatniego, 6V, 8V, 9V itd.

 

Stabilizatory 79xx

Te już co prawda trochę mniej popularne, ale ciągle w użytku. Jak wcześniej wspomniałem, ten typ stabilizatorów reguluje napięcie ujemne. Z najpopularniejszych układów mamy do wyboru 7905 (-5V), 7909 (-9V), 7912 (-12V).

Łącząc te układy tzn. 78xx i 79xx o tych samych napięciach wyjściowych możemy otrzymać napięcie symetryczne np. do zasilania wzmacniaczy. Przykładowy schemat dla takiego zasilacza napięcia symetrycznego:

symetryczny