Как работает стабилизатор напряжения 7812. Какая схема включения у L7812. Каковы основные характеристики и параметры микросхемы 78L12. Какие есть преимущества и недостатки использования стабилизатора 7812.
Принцип работы стабилизатора напряжения 7812
Микросхема 7812 представляет собой линейный стабилизатор напряжения, предназначенный для получения стабильного выходного напряжения 12 В. Основные особенности работы данного стабилизатора:
- Обеспечивает фиксированное выходное напряжение 12 В
- Допустимый диапазон входных напряжений: 14-35 В
- Максимальный выходной ток: 1-1,5 А (зависит от конкретной модификации)
- Имеет защиту от перегрузки по току и от перегрева
- Требует минимум внешних компонентов для работы
Принцип действия основан на поддержании постоянного напряжения на выходе за счет изменения внутреннего сопротивления микросхемы. При изменении входного напряжения или тока нагрузки стабилизатор автоматически подстраивается, обеспечивая стабильные 12 В на выходе.
Типовая схема включения стабилизатора 7812
Базовая схема включения стабилизатора 7812 очень проста и требует минимум дополнительных компонентов:
- Входной конденсатор 0,33 мкФ (керамический или танталовый)
- Выходной конденсатор 0,1 мкФ (керамический)
- При необходимости — радиатор для отвода тепла
Схема подключения выводов микросхемы:
- Вывод 1 — вход (Input)
- Вывод 2 — общий (Ground)
- Вывод 3 — выход (Output)
Входной конденсатор устанавливается между входом и общим выводом, выходной — между выходом и общим. При значительном удалении стабилизатора от источника питания рекомендуется установить дополнительный электролитический конденсатор большой емкости на входе.
Основные характеристики и параметры 7812
Ключевые технические характеристики и параметры микросхемы стабилизатора 7812:
- Выходное напряжение: 12 В ±4%
- Максимальный выходной ток: 1-1,5 А
- Минимальное входное напряжение: 14,5 В
- Максимальное входное напряжение: 35 В
- Падение напряжения: 2-2,5 В
- Температурный коэффициент выходного напряжения: 1 мВ/°C
- Точность стабилизации: 0,01%/В
- Подавление пульсаций входного напряжения: 60-80 дБ
- Защита от КЗ и перегрева
Преимущества использования стабилизатора 7812
Основные достоинства применения микросхемы стабилизатора 7812:
- Простота схемы включения
- Минимум внешних компонентов
- Широкий диапазон входных напряжений
- Хорошая стабильность выходного напряжения
- Низкий уровень шумов
- Защита от перегрузки и перегрева
- Невысокая стоимость
Недостатки стабилизатора напряжения 7812
К основным недостаткам и ограничениям стабилизатора 7812 можно отнести:
- Низкий КПД (30-50%) из-за рассеивания избыточной мощности в виде тепла
- Необходимость применения радиатора при больших токах нагрузки
- Фиксированное выходное напряжение, не регулируется
- Относительно большое минимальное падение напряжения (2-2,5 В)
- Невысокая нагрузочная способность по току (до 1-1,5 А)
Рекомендации по применению стабилизатора 7812
Для наиболее эффективного использования микросхемы 7812 рекомендуется соблюдать следующие правила:
- Использовать входное напряжение не более 24-28 В для снижения тепловыделения
- Устанавливать радиатор при токе нагрузки более 0,5 А
- Применять качественные керамические конденсаторы на входе и выходе
- Размещать входной конденсатор максимально близко к выводам микросхемы
- При значительном удалении от источника питания устанавливать дополнительный электролитический конденсатор на входе
Области применения стабилизатора напряжения 7812
Благодаря простоте применения и невысокой стоимости, стабилизаторы 7812 широко используются в различных электронных устройствах:
- Источники питания для аналоговых и цифровых схем
- Зарядные устройства
- Лабораторные блоки питания
- Автомобильная электроника
- Бытовая техника
- Промышленная автоматика
- Измерительное оборудование
Микросхема 7812 позволяет быстро и просто реализовать стабильный источник питания 12 В в самых разных приложениях, где не требуется высокий КПД.
Аналоги и модификации стабилизатора 7812
Существует целое семейство линейных стабилизаторов напряжения серии 78xx с различными выходными напряжениями:
- 7805 — выходное напряжение 5 В
- 7806 — 6 В
- 7808 — 8 В
- 7809 — 9 В
- 7812 — 12 В
- 7815 — 15 В
- 7818 — 18 В
Также выпускаются модификации с различным максимальным выходным током — 78Lxx (100 мА), 78Mxx (500 мА), 78xx (1 А), 78Txx (3 А).
Заключение
Микросхема стабилизатора напряжения 7812 представляет собой простое и недорогое решение для получения стабильного напряжения 12 В. Несмотря на невысокий КПД, она остается популярной благодаря простоте применения, хорошей стабильности и встроенным защитам. При правильном использовании 7812 позволяет быстро реализовать качественный источник питания для широкого круга электронных устройств.
Регулируемый универсальный блок питания
Периодически возникающая потребность запитать всевозможные устройства, имеющие как правило разные требования к величине питающего напряжения, побудило наконец создать универсальный блок питания на нагрузку до 1,5 А. В инете масса схем подобного рода устройств. Я взял за основу одну простую и подходящую для меня на основе стабилизатора LM317, решил несколько доработать ее и воплотить в жизнь. Дело в том, что в этой схеме регулировка выходного напряжения осуществляется переменным резистором 4,7 ком. Собрав схему на макетной плате, я понял, что такая регулировка уж очень неудобна, — очень сложно точно выставить нужное напряжение вращая движок резистора. Слишком большая чувствительность, и любое прикосновение к ручке вызывает значительное изменение напряжения на выходе. Я его заменил на дискретный галетный переключатель вот такого типа:
В результате нужное напряжение выбирается положением этого переключателя, коммутирующего соответствующие постоянные резисторы.
Получилась вот такая схема.
Линейный регулируемый стабилизатор LM317 позволяет регулировать напряжения в диапазоне от 1,2 до 35 вольт. Мне нужен был следующий ряд — 1,5; 5; 9; 12; 15в. Это было выполнено путем подбора сопротивлений резисторов соответствующих положению переключателя на напряжения этого ряда. Правда один вывод переключателя я оставил не задействованным ( фактически разрыв в управляющей цепи микросхемы). Это я оставил сознательно (пусть будет), так как в этом положении на выходе появляется входное напряжение за минусом незначительного падения на микросхеме. У меня это — 33 вольта. Может когда пригодится.
Теперь о питании. У меня применен тороидальный трансформатор ТТП-40 с действующим напряжением вторичной обмотки 25в. После входного фильтра (конденсатор С1) напряжение на входе микросхемы 35в. Это почти предел по входному напряжению данного стабилизатора, больше подавать на него не желательно.
При работе микросхемы на нагрузках с низким напряжением на ней выделяется значительное тепло.
Поэтому она помещена на ребристый радиатор с площадью поверхности около 300 см2. Но его нужно чем-то охлаждать в закрытом корпусе. Решил поставить вентилятор, не очень злобный, 60х60 мм. Но желательно, чтобы он работал, когда на то есть основания, то есть соответствующая температура радиатора, иначе зачем гонять зря воздух с пылью. Появилась схема управления кулером.
Подстроечным резистором Р1 настраивается температура срабатывания реле на включение вентилятора. Я настроил примерно на 40 градусов по замеру пирометром Fluke. Но питание схемы – 12в. . Значит нужно где-то его брать. После диодной сборки выпрямителя и конденсатора фильтра основной схемы блока питания – 35в. Можно конечно его подать на микросхемный стабилизатор типа L7812 и получить на выходе вожделенные 12в, но в таком режиме стабилизатор будет успешно работать еще и нагревателем воздуха, просаживая на себе эту дельту. Что ж городить и под него ацкий радиатор с гектар? Нет конечно. Нужно делать еще одну обмотку на трансформаторе с выходом примерно 15в.
А это вторая часть моего марлезонского балета. Трансформатор тороидальный и намотать на него очень не просто. Но начнем. Ибо глаза бояться, а руки чешутся.
Для начала нужно определить, сколько витков мотать. Ведь количество витков на первичной обмотке мне не известно. Делаем следующее. Наматываем поверх обмоток 10-20-30 (кто на сколько сподобится) витков любого провода и замеряем напряжение на получившейся новой миниобмотке. Я намотал 10 витков и получил 1, 28в. Следовательно, чтобы получить 15в нужно 15 разделить на 1,28 и умножить на 10. Результат – 117 витков. Это не десять и не двадцать, козьи пляски на лугу гарантированы! Несмотря на предстоящий ужас делаем следующее приспособление, — челнок типа рыбацкого мотовильца.
Его я сделал из того, что было под рукой – вырезал из блистерной упаковки и для жесткости примотал изолентой к получившемуся челноку небольшой гаечный ключ (если бы был ключ рожковый с двух сторон, то можно было бы использовать его в качестве челнока).
И, собственно, закрепив изолентой начало обмотки, начал аккуратно мотать 117 витков. Вот что получилось.
В процессе намотки я решил не доматывать 10 витков, чтобы получить напряжение где-то около 14в, учитывая, что входной фильтр поднимет его до 15-16в, что мне и нужно.
Лишние вольты на входе – лишние калории тепла на микросхеме стабилизатора. После намотки закрепил обмотку изолентой, сделал отводы и замерил напряжение – 14,08 вольт. Ок! Не зря старался! Да, забыл. Когда собирал схему, чтобы не искать клеммы Vago ( на фото) дабы соединить щупы тестера и концы обмотки трансформатора, в дурном порыве соединил их зажимами типа «крокодил» от выключенного лабораторного блока питания. Смотрю, что такое?! Напряжение чуть выше 6 вольт и транс начал греться, как конфорка стремительно. Отключил. Секунды чесал репу, а потом догнал, — я же нагрузил его потрохами выключенного лабораторника. Чуть не спалил. Нашел клеммы, соединил, как положено, без дурного фанатизма. Результат на фото. Мораль — никогда не делай быстрее, чем думаешь.
Быстро собрал схему стабилизатора на микросхеме L7812 по типовой схеме его включения, установив на входе электролит 2200 мкф 35в, а на выходе 100 мкф 35в, предварительно на макетной плате, чтобы проверить его работу от новой обмотки.
В качестве нагрузки подключил 5 ваттный резистор 51 ом. Ток нагрузки в результате получился 235 мА, что примерно соответствует потреблению вентилятора охлаждения.
Дальше собрал схему стабилизатора питания блока управления вентилятором на плате и установил в корпус устройства, чтобы проверить работу всего в целом. Универсальный блок питания работал штатно. В качестве нагрузки использовался резистор 25 вт 10 ом. На напряжениях от 9 до 15 вольт ток изменялся от 1 до 1,5А в строгом соответствии с законом Ома. L317-я благополучно грелась в своем седалище на радиаторе, но под контролем блока управления кулером, который включал вентилятор при нагреве в зоне микросхемы свыше 40 градусов и отключал его при остывании ниже оного предела с небольшим гистерезисом.
В качестве индикации напряжения и тока я применил цифровой китайский вольтамперметр. Очень удобная фишка. Единственно, что при выставлении переключателя на 1,5в индикация пропадает. Девайс рассчитан на минимальное напряжение 4 в.
Предварительно я откалибровал его на лабораторном блоке питания. Для этого в его схеме предусмотрено два подстроечных резистора.
Хочу обратить внимание на один важный момент касательно тороидальных трансформаторов. В основном они предусматривают их крепление посредством центрального болта и верхней шайбы. Так вот, очень легко создать короткозамкнутый ацкий типа виток, крепя его в стальном или любом корпусе из магнитного материала со всеми вытекающими из этого гнусными последствиями. Ток, индуцируемый в этом витке пойдет через центральный болт, корпус и вернется, откуда пришел с офигительным эффектом.
У меня применен стальной корпус. Я не стал крепить тор штатно через центральный болт, дабы не гневить судьбу и не думать, а вдруг верхний торец болта коснется верхней крышки, когда на нее поставишь бутылку или еще чего прижмешь не дай боже ( за нижнюю то ведь он надежно с изумительным контактом закреплен!). Поступил по другому. Просверлил в днище отверстия и закрепил тор четырьмя диаметрально противоположными кабельными полиэтиленовыми хомутами (Рис.
9). И держит хорошо, и «козы» не будет.
Вот в общем-то и все. Теперь есть и что питать, и чем питать. На переднюю панель корпуса изготовил в программе Front Desinger лицевую часть с учетом расположения элементов, распечатал на бумаге, заламинировал и наклеил. А это готовое изделие.
9.5.4. Трехвыводные стабилизаторы напряжения
Интегральные стабилизаторы с фиксированным напряжением серий К142ЕН5А, Б имеют выходное напряжение 5 В или 6 В в зависимости от типа микросхемы. Стабилизаторы содержат защиту от перегрузок по току и тепловую защиту, срабатывающую при температуре кристалла до + 175°С.
На выходе стабилизатора необходимо включить конденсатор С1 > 10 мкФ для обеспечения устойчивости при импульсном изменении тока нагрузки.
Данные интегральных
стабилизаторов с фиксированным
выходным напряжением приведены в таблице
9.2, а на рисунке 9.13 показана типовая
схема его включения.
Рисунок 9.13 — Включение ИМС К142ЕН5
Таблица 9.2 – Параметры микросхемы с фиксированным выходным напряжением
Тип ИМС | Выходное напряж, UВЫХ, В | Точность установки | Макси мальный ток нагрузки IН.max, А | Макси мальное входное напряж UВХ.max, В | Макси мальная мощность Р, Вт, при ТК=+80oС | Мини мальное напряжение РЭ UКЭ. |
К142ЕН5А | 5 | 2 | 3 | 15 | 10 | 2,5 |
К142ЕН5Б | 6 | 2 | 3 | 15 | 10 | 2,5 |
min,
BИз импортных ИМС стабилизаторов рассмотрим трехвыводные стабилизаторы напряжениясемейства LM78ХХ. Серия 78ХХ выпускаются в металлических корпусах ТО-3 (слева) и в пластмассовых корпусах ТО-220 (справа). Такие стабилизаторы имеют три вывода: вход, земля (общий) и вывод.
Рисунок 9.
14 –
Внешний вид стабилизаторов 78ХХ
Вместо «ХХ» изготовители указывают напряжение стабилизации, которое выдает этот стабилизатор. Например, стабилизатор 7805 на выходе будет выдавать 5 Вольт, 7812 соответственно 12 Вольт, а 7815 — 15 Вольт. Схема подключения таких стабилизаторов показана на рисунке 9.15. Эта схема подходит ко всем стабилизаторам семейства 78ХХ.
Рисунок 9.15 – Схема подключения ИМС семейства 78ХХ
На рисунке показаны два конденсатора, которые запаиваются с каждой стороны. Это минимальные значения конденсаторов, можно, и даже желательно поставить большего номинала. Это требуется для уменьшения пульсаций как по входу, так и по выходу. Даташит на стабилизаторы можно изучить 7805.pdf (147,1 kB). Упрощенная принципиальная схема показана на рисунке 9.16.
Стабилизаторы на
отрицательное напряжения имеют такие
же параметры, что и семейство78ХХ, но
первые цифры у них 79, т.
е. 79ХХ.
Рисунок 9.16 – Упрощенная схема стабилизатора семейства 78ХХ
Технические характеристики ИМС семейства 78ХХ приведены в таблице 9.3.
Стабилизатор 7805 выдает выходное напряжение 5 Вольт. Желательное входное напряжение 10 Вольт. Существует разброс выходного стабилизированного напряжения, так стабилизатор 7805 может выдать одно из напряжений диапазона 4.75 — 5.25 Вольт, но при этом должны соблюдаться условия (conditions), что ток на выходе в нагрузке не будет превышать одного Ампера.
Нестабилизированное постоянное напряжение может изменяться в диапазоне от 7,5 до 20 Вольт, при это на выходе будет всегда 5 Вольт.
Рассеиваемая
мощность на стабилизаторе может достигать
до 15 Ватт. Поэтому, если нагрузка на
выходе такого стабилизатора будет
потреблять большой ток, необходимо
использовать радиатор. Чем больше ток
на выходе, тем больше по габаритам должен
быть радиатор.
Еще лучше, если радиатор
еще обдувается кулером, как процессор
в компьютере.
Рисунок 9.17 — 78ХХ на радиаторе
Таблица 9.3 – Технические характеристики трехвыводных стабилизаторов
На рисунке 9.18 показана схема простейшего стабилизатора с сетевым питанием
Рисунок 9.18 Схема простейшего стабилизатора с сетевым питанием
В заключение приводим справочные данные для ИМС непрерывных стабилизаторов.
Наименование микросхемы | Напряжение стабил., В | Макс. 1ст нагр., А | Рассеив. Рмах, Вт | Потребление, мА | Код на корпусе |
(К)142ЕН1А (К)142ЕН1Б К142ЕН1В К142ЕН1Г К142ЕН2А К142ЕН2Б | 3. | 0,15 | 0,8 | 4 | (К)06 (К)07 К27 К28 К08 К09 |
142ЕНЗ К142ЕНЗА К142ЕНЗБ 142ЕН4 К142ЕН4А К142ЕН4Б | 3…30±0,05 3…30±0,05 5…30±0,05 1.2…15±0,1 1.2…15±0,2 3…15±0,4 | 1,0 1,0 0,75 0,3 0,3 0,3 | 6 | 10 | 10 К10 К31 11 К11 К32 |
(К)142ЕН5А (К)142ЕН5Б (К)142ЕН5В (К)142ЕН5Г | 5±0,1 б±0,12 5±0,18 6±0,21 | 3,0 3,0 2,0 2,0 | 5 | 10 | (К)12 (К)13 (К)14 (К)15 |
142ЕН6А К142ЕН6А 142ЕН6Б К142ЕН6Б 142ЕН6В К142ЕН6В | ±15±0,015 ±15±0,3 ±15±0,05 ±15±0,3 ±15±0,025 ±15±0,5 | 0,2 | 5 | 7,5 | 16 К16 17 К17 42 КЗЗ |
142ЕН6Г К142ЕН6Г К142ЕН6Д К142ЕН6Е | ±15±0,075 ±15±0,5 ±15±1,0 ±15±1,0 | 0,15 | 5 | 7,5 | 43 К34 К48 К49 |
(К)142ЕН8А (К)142ЕН8Б (К)142ЕН8В | 9±0,15 12±0,27 15±0,36 | 1,5 | 6 | 10 | (К)18 (К)19 (К)20 |
К142ЕН8Г К142ЕН8Д К142ЕН8Е | 9±0,36 12±0,48 15±0,6 | 1,0 | 6 | 10 | К35 К36 К37 |
142ЕН9А 142ЕН9Б 142ЕН9В | 20±0. | 1,5 | 6 | 10 | 21 22 23 |
К142ЕН9А К142ЕН9Б К142ЕН9В К142ЕН9Г К142ЕН9Д К142ЕН9Е | 20±0,4 24±0,48 27±0,54 20±0,6 24±0,72 27±0,81 | 1,5 1,5 1,5 1,0 1,0 1,0 | 6 | 10 | К21 К22 К23 К38 К39 К40 |
(К)142ЕН10 (К)142ЕН11 | 3…30 1.2…37 | 1,0 1.5 | 2 4 | 7 7 | (К)24 (К)25 |
(К)142ЕН12 КР142ЕН12А | 1. | 1.5 1,0 | 1 1 | 5 | (К)47 |
КР142ЕН15А КР142ЕН15Б | ±15±0,5 ±15±0,5 | 0,1 0,2 | 0,8 0,8 | ||
КР142ЕН18А КР142ЕН18Б | -1,2…26,5 -1,2…26,5 | 1,0 1,5 | 1 1 | 5 | (LM337) |
КР1157ЕН502 КР1157ЕН602 КР1157ЕН802 КР1157ЕН902 КР1157ЕН1202 КР1157ЕН1502 КР1157ЕН1802 КР1157ЕН2402 КР1157ЕН2702 | 5 6 8 9 12 15 18 24 27 | 0,1 | 0,5 | 5 | 78L05 78L06 78L08 78L09 78L12 78L15 78L18 78L24 78L27 |
КР1170ЕНЗ КР1170ЕН4 КР1170ЕН5 КР1170ЕН6 КР1170ЕН8 КР1170ЕН9 КР1170ЕН12 КР1170ЕН15 | 3 4 5 6 8 9 12 15 | 0,1 | 0,5 | 1,5 | см. |
КР1168ЕН5 КР1168ЕН6 КР1168ЕН8 КР1168ЕН9 КР1168ЕН12 КР1168ЕН15 КР1168ЕН18 КР1168ЕН24 КР1168ЕН1 | -5 -6 -8 -9 -12 -15 -18 -24 -1,5…37 | 0,1 | 0,5 | 5 | 79L05 79L06 79L08 79L09 79L12 79L15 79L18 79L24 |
..12±0,3 3…12±0,1
3…12±0,5 3…12±0,5 3…12±0,3 3…12±0,1
2 24±0,25 27±0,35
2…37 1,2…37
рис.7812 регулятор напряжения » Freak Engineer
Для изготовления схемы регулятора напряжения 7812 нам понадобится.
- DC supply ( 14 v – 35 v ), 1 A
- 7812 IC
- 100 µF / 36 V capacitor
- 10 µF / 16 V capacitor
- Breadboard or VERO board
- Wires / Soldering iron
7812 Цепь регулятора напряжения
Учебник
Выполните следующие шаги, чтобы выполнить подключение для 7812 –
- Прежде всего поместите ИС 7812 на макетную плату / плату VERO.
- Подключите контакт № 1 микросхемы к положительному входному источнику питания. Допустим 15в 0,5 А.
- Подключите отрицательный вход питания к контакту 2.
- Установите конденсатор емкостью 100 мкФ между клеммами 1 и 2.
- Установите конденсатор емкостью 10 мкФ между клеммами 2 и 3.
- Подсоедините положительный контакт мультиметра / вольтметра к контактный номер 3 (выходной положительный контакт).
- Подсоедините отрицательную клемму мультиметра/вольтметра к контакту № 2 (выходной отрицательный контакт).
- Включите питание, и счетчик измерит 12 В.
Рабочий
7812 представляет собой микросхему регулятора напряжения, которая обеспечивает выходное напряжение 12 В при входном напряжении 14–35 В. Вход постоянного тока подается на контакты 1 и 2, а выходное напряжение постоянного тока получается с контактов 2 и 3. Где контакт 2 является общим для отрицательной клеммы, как показано на принципиальной схеме.
При постоянном использовании ИС входное напряжение не должно превышать 28В.
Линейный регулятор напряжения падает напряжение и излучает (теряет) его в виде тепла.
Преимущество регулятора напряжения 7812
Преимущества микросхемы 7812: –
- Простая схема, легко изготовить, требуется всего несколько компонентов.
- Дешевый
- Точное выходное напряжение
- Устойчивость к высоким температурам
Недостатки
Недостатки микросхемы 7812: –
- Требуется радиатор. Мощность теряется (излучается) в виде тепла.
- Линейный регулятор напряжения имеет низкий КПД.
Мощность теряется (излучается) в виде тепла.Потеря мощности в 7812
Мы уже обсуждали выше, что схема 7812 представляет собой линейные стабилизаторы напряжения. Они теряют мощность и теряют (излучают) их в виде тепла.
Предположим, мы подаем 15 В 0,5 А на вход микросхемы 7812, которая имеет выход 12 В 0,5 А.
Таким образом, падение напряжения на микросхеме составит 3 В. = Напряжение (В) x Ток (I)
Потери мощности = 3 x 0,5 = 1,5 Вт
Входная мощность = 15 x 0,5 = 7,5 Вт
Выходная мощность = 12 x 0,5 = 6 Вт
Потеря мощности 6 Вт нагревает металлическую заднюю часть микросхемы 7812. Здесь мы прикрепляем радиатор.
В среднем происходит повышение температуры ИС на 20°C на каждый ватт потерь.
1,5 Вт может повышаться до 1,5 x 20 = 30°C
Если принять 27°C за нормальную температуру микросхемы 7812, то микросхема может нагреваться до 27° + 30°C = 57°C.
