Wie funktioniert ein Spannungsregler LM7805?
Antworten:
Spannungsregler erreichen "Steifheit" über einen Rückkopplungsregelkreis, wobei "Steifheit" bedeutet, dass eine große Änderung des Laststroms eine kleine Änderung der Spannung verursacht.
Sowohl Schalt- als auch Linearregler enthalten einen Regelkreis (historisch analog ... einige der neueren Umschalter verwenden digitale Regelkreise), um bestimmte Parameter des Schaltkreises so einzustellen, dass die Ausgangsspannung bei Änderungen des Laststroms und der Eingangsspannung konstant bleibt .
In einem linearen Regler ist der Schaltungsparameter die Durchlasstransistor-Treiberschaltung (die einen Basisstrom für einen NPN / PNP-Leistungstransistor erzeugt, eine Gate-Spannung für einen MOSFET).
In einem Schaltregler ist der Schaltungsparameter das Tastverhältnis des Schaltelements (der Schaltelemente).
Es gibt also wirklich zwei Bereiche, die Sie verstehen müssen, wenn Sie die Funktionsweise von Regulierungsbehörden näher erläutern möchten:
- Topologiedesign (Erreichen der erforderlichen Strom- / Spannungsgrenzen usw.)
- Regelkreisabstimmung + Stabilität
Spannungsregler haben einen Transistor, der in einem Regelkreis je nach Bedarf mehr oder weniger leiten kann. Das ist also ein bisschen wie bei einem variablen Widerstand.
Dieses Schema zeigt das Grundprinzip, auf dem die meisten Linearregler basieren:
Bei der Zenerdiode handelt es sich um eine 6,2-V-Version, sodass der mit "Rückkopplung" gekennzeichnete Knoten ca. 6,8 V benötigt, damit Q1 leitet. R1 + R2 teilen die Ausgangsspannung durch 2, so dass der Ausgang 13,6V ergibt.
Wenn die Ausgangsspannung ansteigen würde, würde Q1 beginnen zu leiten und die Basis von Q2 nach unten ziehen, so dass Q2 weniger Strom an den Ausgang liefert und seine Spannung wieder abnimmt.
Wenn die Ausgangsspannung unter die eingestellte Spannung von 13,6 V fällt, schaltet Q1 ab und über R3 liefert die Eingangsspannung Q2 einen ausreichenden Strom, so dass die Ausgangsspannung wieder ansteigt.
Q1 wird also sicherstellen, dass der Ausgang bei 13,6 V bleibt.
Dies ist ein sehr einfaches Setup, und Stabilität und Leitungsregulierung sind nicht optimal. Durch integrierte Spannungsregler werden zusätzliche Komponenten hinzugefügt, um die (Temperatur-) Stabilität, die Strombegrenzung und den Überhitzungsschutz zu erhöhen.
Dies ist ein ausgezeichneter Weg, um die Theorie zu verstehen. Ein linearer Regler verwendet einen Transistor, um die Spannung als Inline-Widerstand zu verringern (der Transistor kann als variabler Widerstand modelliert werden), wobei die Rückkopplung seinen Widerstand ändert, um eine sehr zuverlässige Ausgangsspannung zu erhalten. Diese Methode ist sehr rauscharm, aber im Allgemeinen nicht energieeffizient.
Die Wikipedia- Seite ist nicht schlecht, um etwas über sie zu lernen. Schaltregler verwenden eine Methode, die mehr als eine Ladungspumpe sein kann, und nutzen die Vorteile von Induktivitäten, die die Spannung ändern, um einen kontinuierlichen Strom zu speisen.
Im Wesentlichen ja. Es gibt einen Durchgangstransistor, dessen Widerstand sich ändert, damit die Ausgangsspannung konstant bleibt. Es ist wie ein variabler Widerstand, kein Potentiometer:
(Quelle: techitoutuk.com )
Die Höhe des Widerstands wird von einem Rückkopplungsverstärker gesteuert. Er stellt den Widerstand so ein, dass die Spannung am Ausgang unabhängig von Änderungen der Quellenspannung oder des Lastwiderstands konstant ist.
Hilft diese vereinfachte Schaltung?
simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab
Die Besonderheiten der Einbauten sind grundsätzlich die oben genannten und sind in den Datenblättern veröffentlicht. Wenn Sie im aktuellen Schaltplan des 7805 keine gemeinsamen Schaltkreise erkennen und die Details der komplexen internen Schaltkreise herausfinden können, ist es meiner Meinung nach viel zu kompliziert, hier im Detail vorzugehen.
Es gibt bereits zahlreiche Links in den anderen Antworten und Kommentaren, die Sie auf Ihrem Weg jedoch gut voranbringen sollten.
Bitrex gab eine Beschreibung der internen Funktion von LM7805. Ich denke, es ist weit von der Realität entfernt. Wenn man erfahren möchte, wie es funktioniert, empfehle ich, http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=snva512&fileType=pdf von Robert Widlar zu lesen . Und Sie finden die Spannungsreferenz in der grünen Box, identifizieren die rote Box als Startkreis und thermische Abschaltung, die Z-Diode in der violetten Box als SOA-Schutz usw. Mit freundlichen Grüßen KPK