基于线性稳压器7805的电路图介绍

IC 7805 线性模式

线性电源 我们假设大多数读者已经使用过78xx系列稳压器，其基本示意图如图1所示。

对于 7805，输出当然固定在 5 V 的电位，输入必须至少接收 7.5 V 才能正常工作。两个电容器是去耦电容器，可防止稳压器可能的振荡。

C1是“储能”电容器，用于滤除来自整流器的直流电压。另一个“储能”电容通常在输出端（C2）提供，但容量较小。

这种类型的电源长期以来一直令人满意，但它有一个主要缺陷：一旦提供给负载的电流超过几十毫安，稳压器就会开始显着升温。

如果希望为 TO1 封装提供 220 A的最大允许电流，则必须使用相当大的散热器。这种耗散的热量是对我们试图尽可能限制的能量浪费，尤其是在用电池或蓄电池为原型供电时，以及当人们想要获得显着的自主权时。

迈向交换拓扑

很明显，需要一个开关稳压器。要访问它，您可能会惊讶地发现，只需要在之前的电路图中添加四个组件。您将在图 2 中找到这种演变。

乍一看，这张图可能看起来有点令人困惑，但会发现操作很简单。需要考虑两种操作条件：

负载中的电流小于 30 毫安

电流明显更高。

在第一种情况下，调节器单独执行工作，互补组件处于非活动状态。因此，工作为线性模式（图3a），输出提供完全连续的5V电压。在第二种情况下，负载使得消耗的电流大于30mA。

应该知道，当基极和发射极之间的电压约为 1.4 V 时，达林顿晶体管会变得导电。

负载中的30 mA电流也通过电阻R1，因此其两端出现1.41 V（47欧姆x 30 mA=R1两端的压降）的电压。因此，晶体管通过电感L1传导并向输出提供电流。然后将能量传输到输出，为负载供电。输出电压将很快超过5 V（图3b）。

7805 稳压器可适应这种情况，不再向负载提供电流。因此，R1中不再有电流，R1上不再有电压，晶体管不再导电。这是波形相位（b）的结束。

我们提醒您，电感器（也称为“线圈”）可防止通过它的电流的任何快速变化。晶体管不再导电，但由于其性质，电感器反对电流的突然中断。

它存储了必须使用的电磁能量。它也被称为“存储电感器”或“扼流线圈”。这种能量可以继续流过新的路径，因为二极管D1直到现在还没有发挥作用，它以自动导电的方式放置（图3c）。

因此，电感器可以继续向负载提供电流，但它可以释放的能量很低，输出电压会迅速降低。几十微秒后，它将降至5V以下。因此，仍监控输出的稳压器将“恢复服务”并提供必要的电流。循环再次开始，晶体管再次导电，为电感器供电等。

5 V左右的输出变化很小，约为20 mV。它们可能因调节器制造商而异。周期的精确频率取决于负载中的电流、稳压器的特性和电感值。它大约是 30kHz。

性能

为了证明这项技术的兴趣，我们测量了该电源输入和输出端的电压和电流，负载电阻为2.35 Ω（表I）。因此，负载中的电流接近2 A。

可以看到，输入端供应的能量中约有 80%返回到负载。只损失“仅”20%的能量。如果使用常规法规，效率将在19%到48%之间。这一次，将损失50%到80%的能量，稳压器消耗的功率将是负载的四倍！

现在明白了为什么开关稳压器如今在大多数电子设备中使用。当需要减少设备消耗时，它们是必不可少的。

注意这种电源的特殊性：当输入电压增加时，提供给负载的电流减少。这令人惊讶，但完全正常，因为输入端提供的功率大致相同（P = 电压 x 电流）。

在“线性”调节中，电流保持恒定（与负载相同），提供的功率变得越来越重要，这解释了效率的差异。

然而，开关稳压器不仅具有优势。开关产生高频谐波：最好提供连接到地面的金属外壳，以避免干扰敏感的电子设备。因此，它是一种不适合的技术，例如音频前置放大器。

IC 7805 开关稳压器电路

最终原理图如图4所示。增加了一个整流桥，以便可以直接使用来自变压器次级的电压。该电路非常简单，可以进行所有类型的蚀刻。在直接蚀刻的情况下，请注意轨道的宽度，不应太薄。

电感没有临界值。使用的是一个220 uH的自给，最大电流为5 A，来自电子扩散。您可以使用 150 uH 到 800 uH之间的值，只是效率可能略有不同。磁芯和漆包线的尺寸必须为几安培的电流。

晶体管必须是达林顿。选择的BDX34A是大电流晶体管。D1是肖特基二极管，具有非常低的压降和出色的开关特性。如果使用简单的整流二极管，电路将正常工作，但二极管的发热会很大，效率会显着降低。

7805 可以是 78L05 塑料封装 TO-92（如我们的原型机）或 7805 封装 TO-220。在这两种情况下，性能将保持不变。

我们使用的TO-220小型散热器适用于在高达2 A的负载下消耗的电流。

除此之外，对于连续运行，有必要调整其大小。请注意，使用适应性良好的散热器，该板可以提供 5 A 的电流。

如何使用

将电路板连接到 9 V 至 24 V RMS 之间的交流电压，并在没有任何负载的情况下测量输出电压。您应该在 4.75 V 和 5.25 V之间。如果没有，请仔细检查稳压器的方向和R1的值。

然后，您可以将负载连接到输出，例如简单的47 Ω / 1W电阻。输送的电流足以使开关处于活动状态。如果您仍然测量与负载不存在时相同的输出电压，则一切正常。否则，请检查晶体管和二极管D1的方向。

如果有示波器，则可以观察晶体管集电极上的斩波电压。然后，您可以可视化流过负载的电流对开关频率的影响。

结论

总而言之，这种简单的开关稳压器并不声称可以与可实现90%以上效率的专用电路的性能相匹配。

目标主要是表明可以使用常用材料实现切换。这个简单的电路便于分析。使用专用电路时，工作原理保持不变。

现在了解了原理，可以考虑通过简单地更改稳压器类型来获得 5 V 以外的其他电压：7812 表示 12 V，7815 表示 15V，依此类推。您甚至可以考虑使用LM317型可变调节器。

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