Jak działa regulator napięcia LM7805?

Jak działa większość układów scalonych regulatora napięcia? Czy to to samo, co podłączenie rezystora zmiennego i woltomierza i obracanie pokrętłem, aż uzyskasz pożądane napięcie?

Regulatory napięcia osiągają „sztywność” za pomocą sprzężenia zwrotnego, przy czym „sztywność” oznacza, że ​​duża zmiana prądu obciążenia powoduje niewielką zmianę napięcia.

Zarówno przełączające, jak i liniowe regulatory zawierają pętlę sterowania (historycznie analogowe ... niektóre nowsze przełączniki wykorzystują cyfrowe pętle sterowania) w celu dostosowania niektórych parametrów obwodu, aby napięcie wyjściowe pozostało stałe w obecności zmian prądu obciążenia i zmian napięcia wejściowego .

W regulatorze liniowym parametrem obwodu jest obwód napędowy tranzystora przejściowego (który wytwarza prąd bazowy dla tranzystora mocy NPN / PNP, napięcie bramki dla MOSFET).

W regulatorze przełączającym parametrem obwodu jest cykl roboczy elementu (-ów) przełączającego (-ych).

Tak naprawdę są dwa obszary, które musisz zrozumieć, jeśli chcesz poznać szczegóły działania regulatorów:

• projektowanie topologii (osiągnięcie wymaganych limitów prądu / napięcia / itp.)
• strojenie pętli sterowania + stabilność

Regulatory napięcia mają tranzystor, który w pętli sterowania może przewodzić mniej lub bardziej, zgodnie z zapotrzebowaniem, więc jest to trochę jak rezystor zmienny.
Ten schemat pokazuje podstawową zasadę, na której zbudowano większość regulatorów liniowych:

Dioda Zenera jest wersją 6,2 V, więc węzeł oznaczony jako „sprzężenie zwrotne” potrzebuje około 6,8 V, aby przewodzić Q1. R1 + R2 dzielą napięcie wyjściowe przez 2, dzięki czemu moc wyjściowa wynosi 13,6 V.
Jeśli napięcie wyjściowe wzrośnie, Q1 zacznie przewodzić i pociągnie podstawę Q2 w dół, tak że Q2 dostarcza mniej prądu na wyjście, a jego napięcie ponownie maleje.
Jeśli napięcie wyjściowe spadnie poniżej ustawionego napięcia 13,6 V, Q1 wyłącza się, a poprzez R3 napięcie wejściowe daje Q2 wystarczający prąd, aby napięcie wyjściowe ponownie wzrosło.
Więc Q1 upewni się, że moc wyjściowa pozostanie na poziomie 13,6 V.

Jest to bardzo podstawowa konfiguracja, a stabilność i regulacja linii nie są optymalne. Zintegrowane regulatory napięcia dodadzą dodatkowe elementy dla zwiększenia stabilności (temperatury), ograniczenia prądu i ochrony przed przegrzaniem.

To doskonały sposób na zrozumienie teorii. Regulator liniowy zastosuje tranzystor do obniżenia napięcia jako rezystor liniowy (tranzystor można modelować jako rezystancję zmienną) ze sprzężeniem zwrotnym zmieniającym jego rezystancję, aby uzyskać bardzo niezawodne napięcie wyjściowe. Ta metoda jest bardzo cicha, ale ogólnie nie jest energooszczędna.

Strona wikipedia nie jest wcale taka zła, aby się o nich dowiedzieć. Regulatory przełączające wykorzystują metodę, która może być bardziej jak pompa ładująca, wykorzystując cewkę zmieniającą napięcie w celu przepychania prądu ciągłego.

Zasadniczo tak. Istnieje tranzystor przejściowy, który zmienia rezystancję, dzięki czemu napięcie wyjściowe pozostaje stałe. To jest jak rezystor zmienny, a nie potencjometr:

_{(źródło: techitoutuk.com )}

Wielkość rezystancji jest kontrolowana przez wzmacniacz sprzężenia zwrotnego. Reguluje rezystancję tak, aby napięcie na wyjściu było stałe, niezależnie od zmian napięcia źródła lub rezystancji obciążenia.

Czy ten uproszczony obwód pomaga?

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

Specyfika elementów wewnętrznych jest zasadniczo powyższa i jest opublikowana w arkuszach danych. Jeśli nie możesz rozpoznać wspólnych obwodów na rzeczywistym schemacie 7805 i dowiedzieć się szczegółów o złożonym obwodzie wewnętrznym, obawiam się, że jest to zbyt skomplikowane, aby je tutaj szczegółowo opisać.

Istnieje już wiele linków podanych w innych odpowiedziach i komentarzach, które powinny jednak zapewnić ci dobrą drogę.

Bitrex podał opis funkcji wewnętrznej LM7805. Myślę, że jest to dalekie od rzeczywistości. Jeśli ktoś dowie się, jak to działa, polecam przeczytać http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=snva512&fileType=pdf Robert Widlar. I znajdziesz odniesienie napięcia w zielonym polu, zidentyfikuj czerwone pole jako obwód rozruchowy i wyłączenie termiczne, Zdiode w fioletowym polu jako ochrona SOA itp. Z poważaniem KPK