LM78xx

导航 (返回顶部)1. 78xx降压集成电路1.1 命名1.2 引脚1.3 优势1.4 缺点1.5 小结1.6 粗略的功耗计算2. 应用2.1 最简应用2.2 更好的标准应用2.3 利⽤降压电阻降低功耗2.4 ⾼容性负载下的输⼊短路保护2.5 利用7805实现恒流输出3. 替代3.1 LM3173.2 与78xx/79xx系列对比3.3 DCDC3.4 LDO3.5 直流稳压电源分类4. 相关连接1. 78xx降压集成电路 1.1 命名 1.2 引脚 1.3 优势 1.4 缺点 1.5 小结 1.6 粗略的功耗计算 2. 应用 2.1 最简应用 2.2 更好的标准应用 2.3 利⽤降压电阻降低功耗 2.4 ⾼容性负载下的输⼊短路保护 2.5 利用7805实现恒流输出 3. 替代 3.1 LM317 3.2 与78xx/79xx系列对比 3.3 DCDC 3.4 LDO 3.5 直流稳压电源分类 4. 相关连接1. 78xx降压集成电路https://en.wikipedia.org/wiki/78xxhttps://zh.wikipedia.org/wiki/78xx78xx(有时也称为L78xx、LM78xx、MC78xx等)是一系列固定输出电压的线性稳压器 集成电路。由于其易用性和低成本78xx 系列常用于需要稳压电源的电子电路中。1.1 命名对于 78xx 系列集成电路xx被替换为两位数字表示输出电压(例如7805 的输出电压为 5 伏而 7812 的输出电压为 12 伏)。78xx 系列是正电压稳压器它们产生的电压相对于公共地为正。还有一个相关的79xx系列器件它们是互补的负电压稳压器。78xx 和 79xx 系列集成电路可以组合使用在同一电路中提供正负电源电压。78Lxx0.1A微小贴片小三极管样式的直插式。78Mxx0.5A大贴片。78xx1A直插式带散热安装孔。78Sxx2A圆形铁壳封装。较少见。78Hxx5A圆形铁壳封装。较少见。78Pxx10A没见过。电流越大效率越低所以前3种较为常见。1.2 引脚78xx 系列集成电路有三个引脚通常采用TO-220封装但也有TO-92、TO-3(通孔)和SOT-23(表面贴装)封装。这些器件支持的输入电压范围为比预期输出电压高约 2.5 伏最高可达 35伏(输出5~18v) 至 40伏(输出20/24v) 通常提供 1 或 1.5安培的电流(但较小或较大的封装可能具有较低或较高的额定电流)。从左到右3个引脚分别是输入接地输出。1.3 优势虽然通常需要外部电容器但78xx系列集成电路不需要额外的元件来设置其输出电压。与开关电源设计相比78xx设计较为简单。其它的一些电压调节集成电路像是AMS1117一类的会需要较多的外围电路器件。78xx 系列集成电路具有内置过流过热和短路保护等功能因此在大多数应用中都非常可靠。数据手册第一页描述中用到的词汇making it essentially indestructible. 使其⼏乎坚不可摧。1.4 缺点输入电压必须始终比输出电压高出一定的最小值(通常为 2/2.5 伏)。这使得这些器件不适用于使用某些类型的电源为某些设备供电(例如 使用 6 伏电池为需要 5 伏电压的电路供电7805 就无法工作)。对于输入电压接近输出电压的情况可以使用引脚兼容的低压差线性稳压器(LDO) 来代替如ASM1117系列。由于它们基于线性稳压器设计所需的输入电流始终等于输出电流。和LM317等一类的线性电压调节器一样输入电流和输出电流基本一致而输入电压总高于输出电压此时通过电流乘以这个电压降的乘积就是78xx内分压电阻的损耗功率。这意味着在某些应用中必须配备合适的散热器并且输入功率中(通常相当大一部分)会在此过程中被浪费掉使其效率低于其他类型的电源。在需要稍大一点电流时需要加装散热器辅助散热。1.5 小结线性稳压器的优点是输出电压平稳纹波小缺点是效率低下。电流越大效率越低。压差越高效率越低。适合小电流压差不大的场合。面包板上测试临时需要不同电压时也是非常不错的选择因为简单。测试通过后再根据电流大小判断实际使用开关电源还是78系列线性稳压等。1.6 粗略的功耗计算效率输出功率/总功率功率PUI线性稳压是和负载串联在电路中的所以电流是一样的。以7805为例输入12v电压。电流0.1A。效率 输出功率/总功率 (5v * 0.1A) / (12v * 0.1A) 5V/12V 41.7%粗略计算效率就是输出电压比总电压。压差越大效率越低。热损耗计算PUI热损耗就是7805承载压降发热的损耗。还是以7805为例输入12v电压。电流0.1A。P(12v-5v) * 0.1A 0.7W如果负载是1A电流P(12v-5v) * 1A 7W粗略计算损耗就是压差乘以电流。电流越大功耗越大。2. 应用2.1 最简应用数据手册:https://www.st.com/resource/en/datasheet/l78.pdfhttps://www.ti.com.cn/lit/ds/symlink/lm7800.pdf比如场景是无刷风扇电机自带驱动输入需要12~24v电压另外需要额外的5v供电给驱动电路使用。经过测量5v驱动电路的电流基本稳定在20mA左右。与转速及主电源电压关系不大。这种小电流就很适合使用7805或者78M0578L05都可以。不需要外接任何其他辅助原件即可实现。2.2 更好的标准应用根据手册P22页 6.1节设计考虑摘录如下:在许多低电流应⽤中⽆需补偿电容。但是如果稳压器连接到较⻓的电源滤波器或者输出负载电容较⼤建议在稳压器输⼊端旁路电容。输⼊端建议选择0.33µF或更⼤的钽电容、聚酯薄膜电容或其他在⾼频下具有低内阻的电容。输出接0.1uF电容。可以改善瞬态响应。以确保在所有负载条件下稳定运⾏。旁路电容应尽可能使⽤最短的引线直接连接到稳压器的输⼊端。如手册P22页图8:2.3 利⽤降压电阻降低功耗根据手册P27页 图22 利⽤降压电阻降低功耗图左下角是电阻计算公式。输入串联电阻利用降压电阻降低功耗R { VI(min) – VXX – VDROP(max) } / { IO(max) Id(max) }其中:VI(min) : 输入最小电压VXX : 标称输出电压比如7805的5vVDROP(max) : 最大压差2v~2.5vIO(max) : 输出最大电流Id(max) : 7805的2号引脚到地的最大电流, 通常比较小。输出电流较大时这个可以忽略。还是以780512v输入0.2A电流为例。R (12 - 5 - 2) / (0.2) 25Ω如果输出电流是25mA Id(max) 按5mA计算。总电流就是30mA。R (12 - 5 - 2) / (0.03) 167Ω增加一点冗余总电流按40mA计算R (12 - 5 - 2) / (0.04) 125Ω选择125Ω~150Ω的电阻手册这里只放了一张图和计算电阻的公式并没有说明具体降低功耗的计算方法。我按前面粗略计算功耗的方式这里的电阻只是分担了大部分7805的损耗但合计基本是一样的。或许是我对这部分理解有误还请了解的留言告知。2.4 ⾼容性负载下的输⼊短路保护手册 P29页 图 27.⾼容性负载下的输⼊短路保护对于⾼电容负载且输出电压⼤于 6 伏的应⽤需要⼀个外部⼆极管 (参⻅图 22使⽤降压电阻降低功耗)来保护器件免受输⼊短路的影响。在这种情况下输⼊电压会迅速下降⽽输出电压下降缓慢。电容会通过稳压器中串联功率晶体管的基极-发射极结放电。如果能量⾜够⾼晶体管可能会损坏。外部⼆极管会将来⾃集成电路的电流旁路到地。2.5 利用7805实现恒流输出手册P23页图9.电流调节器如图以7805为例图中Vxx就是5v确定R1的值就能确定输出电流Io的值。这就形成了一个恒流源。可以给LED灯供电。计算以下最大能串多少个LED灯珠。单颗LED灯珠需要电压大约3~3.4v。输入最大电压35v减去压差2v减去固定的压降5v还有28v。保守可以串8个灯珠。走廊过道这个亮度足够了。还可以2并8串就是16个灯珠足够点亮小卧室了。只需调整电阻阻值确定电流即可。再结合手册P27页 图22 利⽤降压电阻降低功耗将LED负载串在7805和输入之间这就突破的输入电压35v的限制。LED负载首先承担大部分压降。例如输入100v电压减去7805的固定压降5v和必要的2v压差。剩余93v都可以用在LED灯珠上。保守可以串27个灯珠。大房间也够用了。最大220v交流电整流滤波后310v-7v最多可以串91个灯珠。但是AC220v通常不太稳定整流滤波后很可能超过较多造成器件损坏。 该电路不适合这种极限环境。注手册里还有更多的应用样例3. 替代3.1 LM317https://en.wikipedia.org/wiki/LM317https://zh.wikipedia.org/wiki/LM317LM117LM217LM317是一种常用的正电压可调式线性稳压器线性电压调节器。它由当时在美国国家半导体(现德州仪器的一部分)工作的鲍勃·卫德勒(英语Bob Widlar)和鲍勃·多宝金(英语Bob Dobkin)于1970年发明出来。它的电压调节范围从1.25伏特到37伏特之间。LM137LM237LM337是LM117LM217LM317对应的负电压可调式线性稳压器(如同78xx和79xx的关系)由鲍伯·皮斯(英语Bob Pease)设计。它的输出电压是低于参考电势的电压调节范围从-1.25伏特到-37伏特之间。注LM117、LM217、LM317分别针对军用、工业级应用以及消费级应用其中军用和工业级应用的差别主要在于工作时PN结的温度消费级应用和工业级应用/军用的主要差别除温度以外还有稳压性能、精度的差异。不同授权厂商制造的LMx17LMx37的性能也有些微差异不同半导体封装的产品也有最大通过电流、耐受工作温度等差异具体参数需要阅览相关授权制造厂商的数据文档并以它们为准。3.2 与78xx/79xx系列对比https://zh.wikipedia.org/wiki/LM317#與78xx/79xx系列對比LM317是可调式的电压调节器而同样常用的78xx则为固定式的电压调节器。然而78xx和LM317一样是可以制作出可调输出电压的稳压电路只是将接地端作为调整端使用参考电压相对LM317而言要高些。和78xx一样内建过流短路保护、过热保护电路。直接将前述的LM317稳压电路上的LM317换成78xx系列中的任一型号分压器也保持不变输出电压的计算式除Vref需要替换以外其余的参数也相同Vref的值替换为78xx的固定输出电压值以7805为例其参考电压为5V只需将Vref5V即可。然而LM317和78xx的设计细节还是不一样的。78xx的器件工作静态电流相比LM317而言要大得多这样稳定性自然不如LM317。按前述LM317电压调节器输出电压计算式上计算误差项是不能忽略的接地一侧的电阻耐受功率也需要考量。此外LM317基准电压相对于电阻式分压器对像是二极管产生的电压降或是一个电压缓冲器/电压随耦器产生的电流波动的响应并不敏感这样使得LM317可以提供的更稳定的电压调整。LM317设计时已内建对这些参数波动的补偿因而可在保证精确度的情况下无需再额外增加补偿电路也使得LM317的频率响应表现相对于78xx来说要好。和78xx系列对应有用于负电压的79xx系列的类似LM317也有对应的负电压调节器LM337。两款稳压器均需输入及输出去耦电容以防止振荡输入电容至少 0.1μF 陶瓷电容布置于输入引脚 1cm 范围内输出电容至少 0.33μF 到1μF 钽电容或 10μF 电解电容以确保稳定性LM317 专用需额外添加 10μF 输出电容否则 ADJ 引脚的高阻抗可能导致工作不稳定3.3 DCDChttps://www.youtube.com/watch?vXuh_reUEB-U线性稳压器那么烫手你确定不试试开关电源 【电源芯片选型】稳压适用场景纹波效率发热成本电路静态功耗备注LDO低压差小电流小低高低简单低压差越大效率越低。电流越大损耗越多。DCDC高压差大电流大 80%低高复杂高3.4 LDOhttps://en.wikipedia.org/wiki/Low-dropout_regulatorhttps://zh.wikipedia.org/wiki/低壓差穩壓器低压差稳压器(英语Low-dropout regulatorLDO)又称低压差线性稳压器、低压降稳压器是线性直流稳压器的一种用途同是提供稳定的直流电压电源。相比于一般线性直流稳压器低压差稳压器能于更小输出输入电压差的情况下工作。3.5 直流稳压电源分类https://www.youtube.com/watch?vS5443DSweB8知识与技巧 #027 - LDO是如何工作的直流电源稳压电路大类子类线性直流稳压电路Linear Regulator标准线性稳压电路 Linear低压差稳压电路 LDO开关直流稳压电路Switching Regulator降压稳压电路 Buck升压稳压电路 Boost降压-升压稳压电路 Buck/Boost返驰式稳压电路 Flyback4. 相关连接https://en.wikipedia.org/wiki/DC-to-DC_converterhttps://zh.wikipedia.org/wiki/直流-直流轉換器https://en.wikipedia.org/wiki/Switched-mode_power_supplyhttps://en.wikipedia.org/wiki/Linear_regulatorhttps://zh.wikipedia.org/wiki/線性電壓調節器https://zh.wikipedia.org/wiki/IC封装类型列表https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_electronic_component_packaging_types