Что такое LM7912 и как он работает. Какова схема включения LM7912. Каковы основные характеристики и применение LM7912. Как правильно использовать LM7912 в схемах.
Что такое регулятор отрицательного напряжения LM7912
LM7912 — это интегральный стабилизатор отрицательного напряжения, предназначенный для получения стабильного выходного напряжения -12 В. Он относится к серии регуляторов LM79xx, разработанных специально для работы с отрицательными напряжениями.
Основные особенности LM7912:
- Выходное напряжение: -12 В
- Максимальный выходной ток: 1,5 А
- Диапазон входных напряжений: от -14,5 В до -27 В
- Низкий уровень шума и пульсаций на выходе
- Встроенная защита от короткого замыкания и перегрева
- Корпус TO-220
Принцип работы и схема включения LM7912
Принцип работы LM7912 основан на использовании дифференциального усилителя, который сравнивает входное и выходное напряжения с опорным значением. Это позволяет поддерживать стабильное выходное напряжение даже при колебаниях входного.
Базовая схема включения LM7912 выглядит следующим образом:
- Вход (PIN 2) подключается к отрицательному нестабилизированному напряжению
- Выход (PIN 3) дает стабилизированное напряжение -12 В
- Общий провод (PIN 1) подключается к земле
- Входной конденсатор 0.33 мкФ между входом и землей
- Выходной конденсатор 0.1 мкФ между выходом и землей
Конденсаторы служат для фильтрации помех и обеспечения устойчивой работы регулятора. Их следует располагать максимально близко к выводам микросхемы.
Основные характеристики и параметры LM7912
Ключевые параметры регулятора LM7912:
- Выходное напряжение: -12 В ± 4%
- Максимальный выходной ток: 1,5 А
- Падение напряжения: 2,5 В (типовое)
- Точность стабилизации: 0,1% (тип.)
- Уровень пульсаций на выходе: 0,5 мВ (тип.)
- Температурный коэффициент: 1 мВ/°C
- Диапазон рабочих температур: 0…+125°C
Как правильно выбрать входное напряжение для LM7912? Оно должно быть как минимум на 2,5-3 В ниже требуемого выходного напряжения. То есть для получения -12 В на выходе, входное напряжение должно составлять от -14,5 В до -27 В.
Применение регулятора LM7912 в электронных схемах
LM7912 широко применяется в различных электронных устройствах, где требуется стабильное отрицательное напряжение -12 В. Основные области применения:
- Аналоговые и цифровые схемы с двухполярным питанием
- Операционные усилители
- Аудиотехника
- Измерительные приборы
- Источники опорного напряжения
- Промышленная автоматика
Чем удобен LM7912 для разработчиков? Он позволяет легко получить стабильное отрицательное напряжение без необходимости разработки сложных схем стабилизации. Достаточно подать на вход нестабилизированное напряжение, и на выходе будет формироваться стабильные -12 В.
Особенности использования LM7912 в схемах
При использовании LM7912 в электронных устройствах следует учитывать некоторые важные моменты:
- Необходимо обеспечить хороший теплоотвод при токах нагрузки более 0,5 А
- Входное напряжение не должно превышать -27 В
- Для повышения стабильности рекомендуется использовать керамические конденсаторы
- При больших токах нагрузки возможно параллельное включение нескольких LM7912
- Не рекомендуется длительная работа на предельных режимах по току и напряжению
Как повысить эффективность работы LM7912? Следует выбирать входное напряжение близким к минимально допустимому значению. Это позволит снизить рассеиваемую мощность и нагрев микросхемы.
Сравнение LM7912 с другими регуляторами отрицательного напряжения
LM7912 — не единственный вариант для получения стабильного отрицательного напряжения. Рассмотрим его аналоги:
- LM7905 — выходное напряжение -5 В
- LM7915 — выходное напряжение -15 В
- LM7918 — выходное напряжение -18 В
Чем отличается LM7912 от импульсных преобразователей напряжения? Основные различия:
- Более простая схема включения
- Меньший уровень шумов и пульсаций
- Отсутствие высокочастотных помех
- Более низкий КПД, особенно при большой разнице входного и выходного напряжений
В каких случаях лучше использовать LM7912, а в каких — импульсные преобразователи? LM7912 предпочтительнее в маломощных устройствах с потреблением до 1 А, где важен низкий уровень шумов. Импульсные преобразователи эффективнее при больших токах нагрузки и значительной разнице входного и выходного напряжений.
Практические схемы на основе LM7912
Рассмотрим несколько практических схем с использованием регулятора LM7912:
1. Простейший стабилизатор -12 В
Схема состоит из LM7912 и двух конденсаторов:
- Входной конденсатор C1 = 0.33 мкФ
- Выходной конденсатор C2 = 0.1 мкФ
- Вход подключается к нестабилизированному напряжению от -14.5 В до -27 В
- На выходе формируется стабильное напряжение -12 В
2. Стабилизатор с защитой от перенапряжения
Добавляем защитный диод для предотвращения повреждения регулятора при скачках входного напряжения:
- Диод VD1 — 1N4007
- Катод диода подключается к общему проводу
- Анод — к входу LM7912
3. Регулируемый стабилизатор отрицательного напряжения
Схема позволяет получить регулируемое отрицательное напряжение от -1.2 В до -12 В:
- Добавляем потенциометр R1 = 5 кОм
- Верхний вывод R1 — к выходу LM7912
- Средний вывод — к общему проводу
- Нижний вывод — к входу обратной связи (вывод 1 LM7912)
Как рассчитать выходное напряжение в этой схеме? Оно определяется положением движка потенциометра и может регулироваться в пределах от -1.2 В до -12 В.
Типовые ошибки при использовании LM7912
При работе с LM7912 разработчики часто допускают следующие ошибки:
- Неправильная полярность подключения входного напряжения
- Превышение максимально допустимого входного напряжения
- Отсутствие или неправильный номинал фильтрующих конденсаторов
- Недостаточный теплоотвод при больших токах нагрузки
- Использование длинных проводников для подключения конденсаторов
Как избежать этих ошибок? Внимательно изучите документацию на LM7912, используйте рекомендованные номиналы компонентов, обеспечьте хороший теплоотвод, применяйте короткие и толстые проводники для силовых цепей.
Что такое регулятор отрицательного напряжения LM7912: Принципиальная схема и применение
- Мы используем как положительное, так и отрицательное напряжение во всех цепях для наших приложений, потому что они оба необходимы. Отрицательные напряжения обычно не используются с этими устройствами; вместо этого используются положительные напряжения и земля. Отрицательные напряжения — это те, которые ниже, чем напряжение на земле. Переключая полярность, блок питания может управлять ими. Если отрицательные напряжения не являются устойчивыми, они потенциально могут повредить цепь. Регуляторы отрицательного напряжения используются для их стабилизации и обеспечения стабильного отрицательного выходного напряжения. LM7912 является одним из таких регуляторов, предлагаемых на рынке.
Что такое LM7912?
- Как правило, опорное напряжение -5 В используется от трансформаторного источника питания для подачи отрицательного напряжения в цепь, например -3,3 В.
Однако эти напряжения не могут быть надежно отрегулированы. - Однако они вносят шум и помехи в выходное напряжение. Для этой цели можно использовать регуляторы положительного напряжения. Кроме того, в схеме будет использоваться резистивный делитель на основе -5 В, а не 0 В для управления выходным напряжением. В результате страдает точность регулятора.
- Регуляторы напряжения необходимы для получения стабильного выходного сигнала даже при колебаниях входного сигнала. Эти схемы часто включают дифференциальный усилитель, который сравнивает входное и выходное напряжения. На него подается опорное напряжение, равное выходному напряжению.
- Значение падения напряжения регулятора — это наименьшая разница между выходным и опорным напряжениями, которая может быть распознана дифференциальным усилителем и управляема регулятором.
- Входное напряжение регулятора должно быть больше, чем сумма его выходного напряжения и значения падения, чтобы он работал. Если требования к входному напряжению не выполняются, регулятор просто работает как резистивная цепь, в которой вход и выход равны.
- Регулятор отрицательного напряжения, используемый для управления отрицательным напряжением, называется LM7912. Они были созданы специально для контроля отрицательных напряжений. Они имеют наилучший коэффициент подавления напряжения питания и наименьшее количество шума. Выходное напряжение LM7912 составляет -12 В.
Однако эти напряжения не могут быть надежно отрегулированы.
Конфигурация контактов
- Регулятор серии LM79xx поставляется в корпусе питания TO-220. Устройство содержит три клеммы. Это вход, выход и земля. Это устройство дает выходной ток 1,5А. ЛМ7912 доступны с фиксированными напряжениями, такими как -5В, -12В, -15В.
- Клемма заземления используется для обеспечения общего заземления как для входных, так и для выходных клемм. Этот контакт соединен с землей. На входную клемму подается нерегулируемое напряжение. Регулируемый выход снимается с выходной клеммы.
Принципиальная схема LM7912 и способы ее использования
- Поскольку это стабилизатор отрицательного напряжения, источник питания или вход, подаваемый на цепь, должен быть отрицательным. Таким образом, полярность входа в цепи обратная. ЛМ7912 работает с входными напряжениями в диапазоне от -14В до -27В.
Таким образом, полярность входа в цепи обратная. ЛМ7912 работает с входными напряжениями в диапазоне от -14В до -27В.- На входных и выходных клеммах конденсаторы используются для фильтрации шума сигнала. Кроме того, эти цепи содержат устройство предотвращения тепловой перегрузки для защиты от повреждений, вызванных рассеиванием высокой мощности.
- Имеется внутренняя защита от короткого замыкания для ограничения максимального тока цепи. Выходной ток падает по мере увеличения напряжения на проходном транзисторе. Для компенсации этой потери предлагается компенсация безопасной зоны выходного транзистора.
Где использовать LM7912?
- Микросхема регулятора отрицательного напряжения — LM7912. Эта схема используется в ситуациях, когда необходимо приложение отрицательного напряжения. Например, в датчиках, в аналоговых схемах и т. д.
- Поскольку эта ИС доступна в нескольких конфигурациях с фиксированным напряжением, включая -5 В, -12 В и -15 В, они выбираются в зависимости от потребностей приложения. Выходной ток этой ИС составляет 1 А, но может достигать 2,2 А, если используется подходящий радиатор.
Выходной ток этой ИС составляет 1 А, но может достигать 2,2 А, если используется подходящий радиатор.Технические характеристики LM7912
Технические характеристики LM7912 включают следующее.
- LM7912 — стабилизатор отрицательного напряжения 12 В.
- Минимальное входное напряжение -14,5 В.
- Максимальное входное напряжение LM7912 составляет -27 В.
- Работает с пиковым выходным током 2,2 А.
- Средний выходной ток LM7912 составляет 1 А.
- Имеет внутреннюю защиту от тепловой перегрузки и ограничения тока короткого замыкания.
- LM7912 доступен только в корпусе TO-220.
- Байпасные конденсаторы необходимы для стабильной работы.
- Выходной обходной конденсатор улучшает переходную характеристику регулятора.
- Если для байпасных конденсаторов используются алюминиевые электролиты, их номинал должен быть 10 мкФ или больше.
- Диапазон рабочих температур перехода от 0°С до +1250°С.
- Диапазон температур хранения: от -650°C до +1500°C.
- Температура свинца 2300С.
- Отказ от высокой пульсации.
Приложения LM7912
Приложения LM7912 включают следующее.
- Может использоваться в аналоговых и цифровых схемах в качестве источника питания или опорного напряжения.
- Эта микросхема может использоваться в качестве ограничителя тока в различных приложениях.
- LM7912 имеет двойное питание.
- Он также имеет выходную схему защиты от неправильной полярности.
- Высокостабильный регулятор 1A.
- В качестве источника тока.
- Контроллер освещения с кремниевым фотоэлементом.
- Высокочувствительный контроллер освещения.
- Двойной источник питания.
Эквивалентная микросхема регулятора напряжения
- Эквивалентными регуляторами напряжения, имеющими аналогичные LM7912 функции, являются LM7905, LM7915 и LM7918. Здесь значение 79 указывает на то, что это регулятор отрицательного напряжения. Следующие две цифры после 79 дают значения выходного напряжения, обеспечиваемые регуляторами.
- LM7905 дает на выходе -05В. LM7915 указывает, что регулятор выдает на выходе -15 В, а LM7918 дает на выходе -18 В.
- Обычно при использовании таких устройств, как датчики, требуются отрицательные ссылки. Используются различные методы, такие как использование диода Зенера для создания отрицательных ссылок. Это простое решение, но когда мощность от трансформатора используется для эталонов, она обязательно будет иметь шум и колебания напряжения. Таким образом, стабилизаторы отрицательного напряжения очень полезны в таких ситуациях. Другие электрические характеристики можно найти в LM79.12 техпаспорт.
Здесь значение 79 указывает на то, что это регулятор отрицательного напряжения. Следующие две цифры после 79 дают значения выходного напряжения, обеспечиваемые регуляторами.7912 Схема выводов и простые принципиальные схемы
LM 7912 относится к семейству ИС стабилизаторов напряжения 79xx и очень часто используется в таких источниках питания, где требуется отрицательное выходное напряжение 12 В.
7912 — это почти автономная микросхема регулятора. Причина, по которой я использовал слово «почти», заключается в том, что, хотя рекомендуется использовать конденсатор 1 мкФ на выходе 7912 для улучшения его выходного сигнала, его все же можно использовать без выходного конденсатора в нечувствительных цепях.
Форма TO-220 упрощает крепление компонентов к существующим пластинам радиатора. Однако обратите внимание, что изолирующая шайба почти всегда используется с корпусами TO-220, чтобы избежать короткого замыкания с пластинами радиатора.
7912 РаспиновкаЕсли вы возьмете 7912 с его контактов номером к себе и радиатором вверху, то крайний левый контакт будет заземлением или контактом +V. Центральный контакт является входным контактом или контактом -V, а крайний правый контакт является выходным контактом. Мы считаем ПИН-коды слева направо, поэтому левый ПИН-код — это ПИН-код 1; центральный контакт — это PIN 2, а правый контакт — это PIN 3.
| Pin 1 | Pin 2 | Pin 3 |
| Ground, +V | Input, -V | Output (Regulated Negative Output) |
7912 Features и Схемы цепей
Сейчас я покажу вам пару простых схем, которые мы можем сделать с помощью 7912, а также расскажу вам о его важных особенностях.
Схемы, которыми я делюсь, очень просты, и вам не нужно иметь глубокие знания в области электроники.
Я добавляю изображение на эту страницу, которое показывает самую простую принципиальную схему с использованием 7912 для регулирования напряжения.
Как видите, кроме 7912 используются всего два шунтирующих конденсатора. Эти конденсаторы должны быть размещены как можно ближе к 7912. Вы можете отказаться от входного конденсатора, если 7912 находится в пределах 3 дюймов от основного конденсатора питания, но настоятельно рекомендуется использовать выходной конденсатор, чтобы избежать искажения выходного напряжения. Входной конденсатор имеет номинал 10 мкФ/50 В, а выходной конденсатор рассчитан на 1 мкФ/50 В, но здесь также можно использовать пленочный конденсатор номиналом 105 пФ.
LM 7912 Входное напряжение Диапазон входного напряжения для LM 7912 составляет от минимума 14,5 В до максимума 35 В.
Поскольку вы собираетесь подавать необработанное напряжение на LM 7912, вам следует сначала провести стресс-тест вашего блока питания, подключив к нему нагрузку 1,5 А, чтобы увидеть, насколько низко падает напряжение. Напряжение вашего источника питания не должно опускаться ниже 14,5 В, чтобы получить полностью стабилизированный выходной сигнал -12 В от микросхемы 7912. Кроме того, обязательно проверьте напряжение питания без нагрузки. Они не должны превышать 35 В, иначе они могут сжечь микросхему.
Теоретически, на 7912 можно поставить непрерывную нагрузку до 1,5 А, но, по моему опыту, лучше всего он работает при нагрузке до 1 А, после чего имеет тенденцию к нагреву и иногда вызывает проблемы из-за со встроенной термозащитой.
Кроме того, вам нужно следить за всем теплом, которое он рассеивает. Если вы держите свою схему в небольшом контейнере, она может сильно нагреться. Это накопление тепла может превысить безопасную рабочую температуру других компонентов в этом контейнере.
A 7912 при полной нагрузке может упасть до (4%) половины вольта, что может быть критично для чувствительных цепей. Если ваша нагрузка постоянно составляет 1,5 А или немного выше, вам следует рассмотреть возможность параллельного использования более одного 7912.
7912 ЭффективностьБудучи линейным регулятором напряжения, 7912 не очень эффективен и тратит много энергии в виде тепла. Чем больше разрыв между входным и выходным напряжением, тем больше энергии он будет тратить на выделение тепла. Вы можете использовать следующую формулу, чтобы рассчитать, сколько энергии теряется в виде тепла.
(Входное напряжение — 12) x Выходной ток
Если вы используете источник питания 24 В в качестве источника входного сигнала для вашего 7912, и ваша нагрузка потребляет 1 А от 7912, то следующим образом мы рассчитываем потерянную энергию. .
(24 – 12) x 1
=12 x 1
=12 Вт
Вы можете видеть, что вы будете тратить дополнительные 12 Вт в виде тепловой энергии, используя 12 Вт для вашего источника.
В дополнение к этой потере энергии вам также потребуется рассеивать это тепло с помощью большой пластины радиатора. Чтобы избежать этой проблемы, 7912 входное напряжение должно оставаться как можно ближе к 14,5 В, но в то же время входное напряжение никогда не должно падать ниже 14,5 В, иначе выходное напряжение станет нестабилизированным. Я рекомендую использовать источник питания 18V для этой цели.
Теоретически никакие два 7912 не могут обеспечить одинаковое выходное напряжение из-за микроотличий в их кристаллах в процессе производства. Разница в напряжении обычно составляет всего несколько милливольт, и ее можно компенсировать за счет небольшой балансировки нагрузки. Для этого мы можем использовать резисторы. Я добавил принципиальную схему, на которой мы используем два LM 79.12 параллельно для достижения выходного тока, близкого к 3А. В случае непрерывной нагрузки вы можете с комфортом подключить к нему нагрузку от 2 до 2,5 А, которая может даже увеличиваться до 3 А через небольшие промежутки времени.
