目前流行的 3 端子固定穩(wěn)壓器采用 IC 7805、IC 7809、IC 7812、IC 7815 和 IC 7824 的形式，對(duì)應(yīng)于 5 V、9 V、12 V、15V 和 24 V 的固定電壓輸出。

這些被稱為固定穩(wěn)壓器，因?yàn)檫@些IC能夠產(chǎn)生出色的穩(wěn)定固定直流輸出電壓，以響應(yīng)更高的未穩(wěn)壓直流輸入電壓。

如今，這些高端單片穩(wěn)壓器可以非常便宜地購(gòu)買，與構(gòu)建分立穩(wěn)壓器電路等效產(chǎn)品相比，通常成本更低，使用起來(lái)也更簡(jiǎn)單。

這些3端子穩(wěn)壓器非常容易接線，如下面的電路圖所示，該電路圖演示了實(shí)現(xiàn)這些IC的標(biāo)準(zhǔn)方法。

IC的三個(gè)端子出于明顯的原因，以輸入，公共和輸出的名稱命名。

電源正極和負(fù)極分別簡(jiǎn)單地連接在IC的輸入端和公共端上，而穩(wěn)壓電壓則在輸出端和公共端上獲取。

唯一可選的分立外部部件是IC的輸入和輸出引線上的電容器。這些電容對(duì)于提高器件的輸出調(diào)節(jié)水平和改善瞬態(tài)響應(yīng)是必要的。這些電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 之間。

78XX系列穩(wěn)壓閥的類型

最流行和廣泛使用的固定電壓、單片穩(wěn)壓器類型是 78XX 系列正穩(wěn)壓器和 79XX 系列負(fù)穩(wěn)壓器。

它們有 3 種輸出電流規(guī)格。它們?yōu)槟峁?9 種陽(yáng)性類型和 9 種陰性類型的變體，如下圖所示。

這些 78XX 系列 IC 具有正負(fù)形式的附加額定電壓。這些 78XX 穩(wěn)壓器的標(biāo)準(zhǔn)范圍為 8 V、9 V、10 V、18 V、20 V 和 24 V，對(duì)應(yīng)于 IC 7808、7809、7810、7818、7820、7824 IC。

其中許多設(shè)備帶有后綴字符或圖形及其印刷編號(hào)，具體取決于制造商或品牌類型。

但是，它們本質(zhì)上都是相同的，具有相同的評(píng)級(jí)。一些零件經(jīng)銷商實(shí)際上不會(huì)按類型編號(hào)來(lái)推廣這些IC，而只是指出它們的極性，電壓和電流規(guī)格，偶爾參考它們的封裝樣式。

主要特點(diǎn)

這些IC具有內(nèi)置電流限制和輸出負(fù)載短路保護(hù)功能。在中高功率78XX系列穩(wěn)壓器中，此功能通常為折返型。折返電流限制是指由于自動(dòng)電流限制，輸出電流根本不響應(yīng)輸出過(guò)載的情況。

什么是折返電流限制

下圖顯示了折返限流電路的折返反應(yīng)，該圖清楚地展示了輸出電流如何在過(guò)載條件下最小化至理想輸出電流的50%以下。采用折返電流限制的主要原因是，在短路情況下，它顯著降低了穩(wěn)壓器內(nèi)的耗散。

折返限流響應(yīng)可以從以下解釋中理解：

假設(shè)我們有 7805 IC，輸入電壓為 10 V，其輸出端子發(fā)生短路。在這種情況下，在普通類型的電流限制下，IC的輸出將繼續(xù)產(chǎn)生1安培的電流，耗散為10瓦。但是，通過(guò)特殊的折返電流限制，短路電流可能會(huì)被限制在400 mA左右，導(dǎo)致器件的功耗僅為4瓦。

熱關(guān)斷功能

同樣，大多數(shù)單片式穩(wěn)壓器還具有內(nèi)置熱關(guān)斷保護(hù)電路。此功能有助于在器件出現(xiàn)過(guò)熱情況時(shí)降低輸出電流。

因此，這些類型的穩(wěn)壓器IC非常堅(jiān)固耐用，即使使用不當(dāng)也不會(huì)輕易損壞。也就是說(shuō)，銷毀它們的一種方法是施加高于指定范圍的高輸入電源電壓。

您會(huì)發(fā)現(xiàn)不同供應(yīng)商為這些相同標(biāo)準(zhǔn)類型的 IC 指定的最大可容忍輸入電壓存在差異，盡管 25 伏顯然是任何 5 伏設(shè)備 （7805） 提供的最小范圍。更大的穩(wěn)壓器可以處理至少 30 伏的電壓，而對(duì)于 20 伏和 24 伏的品種，輸入范圍高達(dá) 40 伏。

為了使電路正常工作，輸入電壓必須比所需的輸出電壓高2.5伏，但7805穩(wěn)壓器除外，其輸入電壓應(yīng)僅比所需的5 V輸出高2 V以上，這意味著它應(yīng)至少為7 V。

無(wú)負(fù)載待機(jī)電流

這些IC在輸出端沒(méi)有任何負(fù)載時(shí)的靜態(tài)電流或空閑電流消耗可能在1至5 mA之間，盡管在某些非常高功率的變體中可能高達(dá)10 mA。

線路和負(fù)載調(diào)整率

所有 78XX 穩(wěn)壓器 IC 的電壓調(diào)整率均小于 1%。這意味著，無(wú)論輸入電壓與最大和最小輸入電壓范圍的變化如何，輸出電壓都可能顯示出小于1%的變化。

大多數(shù)這些器件的負(fù)載調(diào)整率通常也低于 1%。此功能可確保無(wú)論輸出負(fù)載條件如何，輸出都將繼續(xù)提供額定恒定輸出電壓。

大多數(shù)穩(wěn)壓器IC的紋波抑制功能在60 dB附近，輸出噪聲水平可能低于100微伏。

功耗

使用這些 78XX 穩(wěn)壓器 IC 時(shí)，您必須記住，這些 IC 的額定功耗有限。因此，在最高輸出負(fù)載下，輸入電壓絕不應(yīng)超過(guò)比最大容許輸入限值高幾伏。

低、中、高功率 78XX 系列器件在正常室溫（25 攝氏度）下的最大功耗分別為 0.7 瓦、1 瓦和 2 瓦。

如果設(shè)備安裝在相當(dāng)大的散熱器上，上述限制可以分別顯著提高到 1.7 瓦、5 瓦和 15 瓦。所有這些穩(wěn)壓器器件的功耗與輸入和輸出電壓之差乘以輸出電流成正比。

如何將散熱器應(yīng)用于 78XX IC

在這種情況下，當(dāng)器件滿載電流約為800 mA時(shí)，器件的功耗可能高達(dá)4瓦（0.8A x 5V = 4W）。

這似乎是 7815 設(shè)備的最大可滲透 2 瓦 PD 的兩倍。這意味著額外的 2 瓦必須通過(guò)散熱器進(jìn)行補(bǔ)償。

市場(chǎng)上通常有多種散熱器可供選擇，這些散熱器的額定功率為特定度/瓦。

該額定值基本上表示通過(guò)散熱器耗散的每一瓦功率引起的溫升。這也表明，對(duì)于較大的散熱器，每瓦度數(shù)將成比例地降低。

78xx穩(wěn)壓器器件所需的最低散熱器尺寸可通過(guò)以下方式確定。

我們必須首先找出使用設(shè)備的標(biāo)稱大氣溫度。除非該設(shè)備可能用于異常溫暖的環(huán)境中，否則大約 30 攝氏度的數(shù)字可以被認(rèn)為是一個(gè)合理的假設(shè)。

安全溫度額定值

接下來(lái)，了解特定 78XX 穩(wěn)壓器 IC 的最大安全溫度額定值可能至關(guān)重要。對(duì)于單片 78XX 穩(wěn)壓器，此范圍可能在 125 攝氏度。話雖如此，這實(shí)際上是結(jié)溫，而不是IC可以承受的外殼溫度。

絕對(duì)最高允許外殼溫度約為 100 攝氏度。因此，重要的是不要讓設(shè)備溫度升高到 70 攝氏度 （100 - 30 = 70） 以上。

由于 2 瓦的功率可能導(dǎo)致溫度升高最多 70 度，因此額定耗散為 35 攝氏度/瓦或更低的散熱器（70 度除以 2 瓦 = 35 攝氏度/瓦）就足夠了。

實(shí)際上，應(yīng)該使用相對(duì)較大的散熱器，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，傳熱永遠(yuǎn)不會(huì)非常有效。

此外，為了獲得持久的穩(wěn)定性，必須確保設(shè)備在略低于額定最大允許溫度范圍的理想下運(yùn)行。

如果可能的話，確保合理的余量+/- 20度或更多。

當(dāng)穩(wěn)壓器IC被封閉在容器內(nèi)并被覆蓋遠(yuǎn)離自由大氣時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致容器內(nèi)滯留的空氣通過(guò)穩(wěn)壓器耗散而升溫。這反過(guò)來(lái)可能導(dǎo)致PCB上的其他敏感部件在較熱的條件下工作。這種情況可能需要為穩(wěn)壓器IC使用更大的散熱器。

應(yīng)用電路

使用固定電壓78XX單片穩(wěn)壓器的電源的典型應(yīng)用電路如下所示。

在此設(shè)計(jì)中，使用 7815 IC 作為穩(wěn)壓器 IC，在大約 800 mA 電流下為我們提供約 +15 伏的電壓。

所使用的變壓器的次級(jí)額定電壓為 18 -0 - 18V，額定電流為 1 A。

它連接到推挽式全波整流器，該整流器在通過(guò) C1 濾波后提供約 27 V DC 的空載電壓。

電容器C2和C3的工作方式類似于輸入和輸出去耦電容器，它們應(yīng)相對(duì)靠近IC主體。當(dāng)輸出負(fù)載滿時(shí)，您將看到施加到 IC1 的輸入電壓達(dá)到 19 至 20 V 的水平，允許穩(wěn)壓器的輸入/輸出端產(chǎn)生大約 5 V 的差值。
審核編輯：陳陳