Что делают конденсаторы на входе и выходе стабилизатора напряжения LM7805?

Пожалуйста, поймите, что я на самом деле новичок в электронике.

Я нашел действительно хорошую тему о том, как создать 5 В постоянного тока из 9-вольтового источника питания. Все нормально. Но для того, чтобы сгладить пульсации, автор использует два конденсатора для сглаживания значений перед регулятором напряжения, и добавляет еще один после вывода напряжения.

Чего я не понимаю, так это того, что конденсатор, кажется, помещен параллельно регулятору напряжения. Не в серийной манере, как я ожидал увидеть. Поэтому я действительно не понимаю, как вы можете использовать сглаженные выходные значения, поскольку на принципиальной схеме кажется, что прямой выход идет на землю.

Я знаю, что когда конденсаторы соединены последовательно, их значения складываются. Но входной контакт регулятора напряжения, кажется, находится на одной клемме, а конденсатор - на другой. Как регулятор напряжения может выиграть от конденсатора?

Я знаю, что то, что я говорю, во многом неверно, и принципиальная схема верна. Но я могу понять, как работает эта схема?

Вот схема.

схематический

Кстати, вы не знаете, где я могу найти учебник, объясняющий, как читать схемы? Существует много тем, объясняющих электронику, но я не нашел ни одной ценной ссылки для объяснения электронных схем.

Это схема, а не схема.

Ответы (4)

Боюсь, вам нужно пересмотреть конденсаторы.

Я знаю, что когда конденсаторы подключены последовательно, вы добавляете их номиналы.

Когда конденсаторы соединены параллельно , их номиналы складываются

Не в серийной манере, как я ожидал увидеть.

Грубо говоря, конденсатор имеет «бесконечный» импеданс на постоянном токе. Таким образом, если бы конденсатор был включен последовательно с выходом регулятора, через него мог бы проходить только переменный ток. Таким образом, на нагрузке не будет постоянного напряжения, а только переменное напряжение. Это как раз противоположно тому, что мы хотим.

Когда конденсатор расположен параллельно (параллельно) выходу регулятора и земле, конденсатор имеет (надеюсь) низкий импеданс для переменного тока через конденсатор и землю, «шунтируя» пульсирующий ток вокруг нагрузки, тем самым уменьшая переменное напряжение на Загрузка.

Но для постоянного тока конденсатор фактически открыт, поэтому на нагрузке появляется полное постоянное напряжение. Это как раз то, что мы хотим.

Я как раз собирался опубликовать свой ответ, ваш очень похож и намного красноречивее.
Привет Альфред, спасибо за ваш ответ. Если я правильно понимаю, конденсатор блокирует постоянный ток при последовательном подключении (это то, что вы только что меня помните). Но если на одной ветке конденсатор, а на другой проверяю напряжение (как с регулятором), то оно все равно сгладится? Я думал, что сглаженный вывод будет в конце узла ветвей.

Во-первых, эти конденсаторы нужны не для сглаживания пульсаций, а для поддержания стабильности регулятора. Вы говорите, что вы новичок в электронике, поэтому (пока) просто примите как факт, что они должны быть там. :-)

Примерно так работает регулятор 78xx. Между контактами IN и OUT регулятора находится биполярный транзистор, вы можете представить его как переменный резистор. Вместо этого вы можете просто поместить туда постоянный резистор (оставив вывод GND открытым) и рассчитать его сопротивление как R = (VIn-VOut)/IOut. Жаль, что вы вообще не знаете ни IOut, ни VIn, так как оба могут меняться по мере работы схем. Итак, вам нужен механизм, который устанавливал бы сопротивление в соответствии с изменением этих переменных. Этот механизм называется отрицательной обратной связью по напряжению. В микросхеме регулятора есть сложная схема, которая измеряет выходное напряжение (напряжение между контактами OUT и GND) и сравнивает его с внутренним стабильным источником напряжения (опять же, пока не важно, откуда берется это напряжение). Если регулятор обнаруживает падение напряжения на выходе (т.е. подключаешь на выход другой светодиод), он сильнее открывает транзистор, снижая его сопротивление и отдает больший ток в нагрузку. Когда вы уберете дополнительную нагрузку, напряжение возрастет, и регулятор закроет транзистор, отсекая перенапряжение.

Идеальный стабилизатор не требует никаких конденсаторов, но есть некоторые свойства реальной схемы, которые делают ее нестабильной (на выходе будут появляться колебания напряжения). Вот почему вам нужно поставить правильный колпачок как на вход, так и на выход; просто следуйте таблице данных и (важно!) разместите конденсаторы как можно ближе к микросхеме.

Надеюсь это поможет. :)

these capacitors aren't there for smoothing the ripple, but to maintain stability of the regulatorРазве это не одно и то же, особенно в данном случае?
Я считаю, что это не так. По «сглаживанию пульсаций» я представляю работу конденсатора в обычном 50-герцовом выпрямителе с диодами (удержание выходного напряжения при меньшем или даже отрицательном входном напряжении). Это IMO цель, которую OA фактически подразумевает под этим термином. С другой стороны, особенно выходной конденсатор 7805 больше связан с частотными и фазовыми свойствами контура обратной связи. 7805 не предназначен для выработки переменного тока на выходе, в отличие от трансформатора. Но, возможно, это просто проблема терминологии.
Спасибо за ответ. Я реально вижу свои недостатки в электронике! Похоже, мне понадобится более 10 лет, чтобы понять, как работают все эти компоненты... ;)

Ладислав был прав. Бывают ситуации, когда регулятор может колебаться, и это связано не столько с сопутствующим шумом (например, от длинных проводов), сколько со стабильностью контура управления внутри регулятора.

Если вы используете регулятор, использующий проходной элемент NPN (старый/классический стиль), то вы, вероятно, сможете обойтись без многих вещей, поскольку это довольно стабильная топология. Тем не менее, линейные стабилизаторы с малым падением напряжения (LDO) становятся все более популярными по уважительной причине, и в них используется проходной элемент PNP. Топология с проходным элементом PNP или PMOS требует большей компенсации, чтобы сделать ее стабильной. Вы, скорее всего, увидите колебания с регулятором LDO, если не будете осторожны.

Вот отличное примечание по применению: http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=snoa842

Я считаю приведенные выше ответы неуместными.

Вот что я думаю:

  1. Конденсатор на входе: Он используется для устранения электрических помех в случае, если субблок, содержащий этот регулятор IC, находится на расстоянии от главного трансформатора в системе. Длина провода, действующего как антенна, притягивает шум переключения, шум двигателя и т. д. Эта входная емкость помогает устранить это.

  2. Конденсатор на стороне выхода: Он используется для устранения переходных процессов, вызванных переключением выходов Totem Pole на цифровых микросхемах, которые могут быть подключены к выходу. Знайте, что если на выходе тотемного столба, если оба последовательно включенных транзистора на тотемном столбе одновременно включены даже на небольшой момент времени, это создает мгновенное короткое действие, подобное отрицательному (но не отрицательному) переходному импульсу, эффективно тянущему напряжение регулятора. до нуля. Предположим, что к о/п подключено много таких ИУС. В таком случае имеет место кратковременное распространение этого нежелательного сигнала. Конденсатор на стороне выхода используется для устранения переходных процессов, вызванных переключением выходов Totem Pole на цифровых ИС.

Остальные ответы совершенно верны. Без выходного конденсатора регулятор мог бы колебаться, даже если нагрузка не вызывала переходных процессов. Переходные процессы нагрузки лучше обрабатываются шунтирующими конденсаторами рядом с нагрузками, которые их генерируют. Кроме того, вы не можете устранить неправильное представление ОП о параллельных и последовательных конденсаторах.
Я был бы признателен, если бы вы сказали мне, почему регулятор колеблется?
Прочитайте ответ Ладислава, он хорошо объясняет контур управления. Как и в любом контуре управления, если фаза достигает 180 градусов до того, как усиление разомкнутого контура упадет ниже 1, он будет колебаться. Многие линейные стабилизаторы сконструированы таким образом, что для предотвращения этого состояния требуется внешний выходной конденсатор.
Извините, что ваш ответ неясен
Попробуйте тогда сами. Сделай линейный регулятор в своем любимом симуляторе и проверь условия стабильности. Затем добавьте выходной конденсатор и посмотрите, как они изменятся.
Я использую эту микросхему для проектов уже более 20 лет и не встречал таких колебаний.
Я искатель Истины. Я не понимаю, почему за мой правильный ответ проголосовали против, а за некоторые из «не очень правильных» ответов проголосовали за.
Вот простой способ взглянуть на это: предположим, что входной или выходной сигнал равен V0 + Vm sin(wt), второй член представляет собой нежелательный шум. В ветви конденсатора ток через конденсатор равен C, умноженному на dv/dt, что равно C Vm w cos(wt), величина которого равна C Vm w. Эту величину удерживают в управляемых пределах, оценивая Vm и w и затем выбирая значение C.