Использование конденсаторов в схеме регулятора напряжения на 7805 и 7812?

Я новичок в электронике, поэтому мне не хватает базовых знаний в области электроники.

Я нашел эту схему о том, как сделать регулируемый источник питания 5 В и 12 В постоянного тока из переменного тока. Схема ниже:

введите описание изображения здесь

Вот что я знаю о схеме:

  • J1 может преобразовывать переменное напряжение с помощью трансформатора напряжения
  • Диодный мост преобразует переменный ток в постоянный, но преобразованный постоянный ток волнообразный.
  • C1 (электролитический конденсатор) и C2 (керамический конденсатор) используются для сглаживания волнообразных колебаний постоянного тока.
  • LM7805 и 7812 — это регуляторы, используемые для обеспечения постоянного напряжения 5 В/12 В для выхода J2/J3.
  • Резисторы R1/R2 используются для ограничения тока светодиодов D1/D2. Если загорелись оба светодиода, мы знаем, что во всей цепи есть ток.

У меня есть несколько вопросов:

  1. Являются ли вещи, которые я говорю выше, правильными или неправильными?
  2. Для чего нужны конденсаторы С3, С4, С5, С6? Они используются для сглаживания постоянного тока, чтобы сделать выходной постоянный ток более стабильным? В чем разница в использовании электролитических конденсаторов и керамических конденсаторов в этой схеме?
J1 может преобразовывать переменное напряжение с помощью трансформатора напряжения. Точнее: J1 — разъем , который подключается к трансформатору переменного тока. Этот трансформатор принимает 240 В переменного тока (опасно!) и преобразует его в переменный ток низкого напряжения (например, 15 В переменного тока), к которому безопасно прикасаться.
Если загорелись оба светодиода, мы знаем, что во всей цепи есть ток. Точнее: если загорелись оба светодиода, мы знаем, что на выходах схемы есть напряжение .
C2, C3, C4, C5 и C6: эта схема, скорее всего, будет работать без них, но эти конденсаторы рекомендуется иметь на месте, чтобы сделать LM7805 и LM7812 более стабильными, чтобы они вели себя «лучше». Это просто "хорошая практика" иметь эти конденсаторы там.
Что касается электролитов и керамики: керамику с такими высокими значениями, как 1 мФ, не делают. Что касается остальных колпачков с полярностью - они тоже могут быть керамическими, если вы найдете такой с правильным номиналом напряжения. 10 мкФ в керамике 0603/0805 и т. д. - это несколько новая технология. Несколько десятилетий назад вам приходилось использовать другой химический состав, такой как танталовый или алюминиевый электролит. Регуляторы LM78 - очень старая технология.
@Bimpelrekkie Спасибо. Можно поподробнее спросить про светодиоды: они оба загораются, когда ничего не подключается к J2 и J3? Например, если я подключу J2 к устройству на 5 В и не подключу J3 ни к какому устройству, то светодиод D1 загорится, а светодиод D2 не загорится (ток через светодиод D2 не течет, как и через LM7812), верно? Что разъем J является разомкнутой цепью, когда он не подключен к другому устройству, или это всегда замкнутая цепь?
Светодиоды: они оба загораются, когда ничего не соединяется с J2 и J3? При нормальной работе светодиоды всегда будут гореть. Светодиоды не реагируют на ток, протекающий через J2, J3. Вот почему я написал: «Если загорелись оба светодиода, мы знаем, что на выходах схемы есть напряжение ». Только если вы потребляете слишком большой ток (аномальная работа!) от J2, J3, что приводит к падению напряжения , тогда светодиоды гаснут. Тогда устройства LM78xx могут ОЧЕНЬ ГОРЯЧИМИ , так что не делайте этого. Устройства LM78xx защищают себя от повреждений.

Ответы (3)

В основном правильно, за исключением того, что J1 - это разъем, как сказал jwh.

Для чего нужны конденсаторы С3, С4, С5, С6?

Как обычно, вы можете думать об этом во временной области или в частотной области:

Временная область: регуляторы напряжения не реагируют мгновенно на изменение тока нагрузки. Поэтому, если ток нагрузки быстро увеличивается, выходное напряжение будет падать на короткое время, пока регулятор не подтянется. Выходные конденсаторы обеспечивают кратковременное хранение, чтобы свести к минимуму это.

Частотный диапазон: выходное сопротивление регулятора напряжения выглядит индуктивным, поскольку оно увеличивается с увеличением частоты. Чтобы получить низкий выходной импеданс (чтобы свести к минимуму изменение Vout при изменении тока нагрузки) в широкой полосе частот, добавляются конденсаторы, которые обеспечивают низкий импеданс на высокой частоте.

Эти конденсаторы также важны для стабильности: всегда проверяйте таблицу данных, некоторые регуляторы будут колебаться с неправильными конденсаторами. Однако регуляторы серии 78xx непривередливы.

Если между регулятором и нагрузкой есть длинные провода, это увеличит индуктивность, поэтому напряжение питания на нагрузке будет больше зависеть от тока нагрузки. Таким образом, мы добавляем развязывающие конденсаторы близко к нагрузке. В этом случае эти развязывающие колпачки отвечают за поддержание низкого импеданса питания и накопление некоторой энергии для быстрых изменений тока нагрузки, а колпачки, расположенные рядом с регулятором, больше отвечают за поддержание его стабильности.

Являются ли вещи, которые я говорю выше, правильными или неправильными?

В основном за исключением заявления о J1. J обычно обозначает разъем, и это не трансформатор или другое устройство, которое изменяет входное напряжение сети переменного тока. Эта часть схемы не показана, и, вероятно, для этой схемы требуется некоторое входное напряжение переменного тока, например 15 В переменного тока.

Для чего нужны конденсаторы С3, С4, С5, С6? Они используются для сглаживания постоянного тока, чтобы сделать выходной постоянный ток более стабильным? В чем разница в использовании электролитических конденсаторов и керамических конденсаторов в этой схеме?

Эти конденсаторы на стороне выхода помогают поддерживать выходное напряжение при различных условиях нагрузки. Так же, как и входные боковые заглушки, они обеспечивают фильтрацию.

Электролитические колпачки лучше работают на низких частотах, а керамические — на высоких. Таким образом, комбинируя их, вы получаете разумное покрытие различных нагрузок, некоторые из которых могут включать переключающие устройства, предъявляющие более высокие требования к частоте питания.

Конденсаторы также делают регулятор напряжения стабильным — многие линейные стабилизаторы (с малым падением напряжения особенно подвержены этому, но серия 78xx тоже может) могут в конечном итоге колебаться без соответствующей емкости на их выходе, а некоторые требуют входной емкости. слишком. Некоторые из них даже требуют конденсаторов с минимальной величиной ESR, даже! Это отличается от простой передачи входного шума на выход; колебание все еще происходит даже при совершенно стабильном бесшумном входе.

Помимо предотвращения колебаний, как упоминалось в других ответах, выходные конденсаторы также значительно подавляют шум в линиях питания: опорные напряжения в таких схемах, как 7805 и 7812, шумные, и этот шум усиливается вместе с опорным напряжением для достижения выходного напряжения. Площадь чипа не дает достаточно места для добавления сглаживающих конденсаторов для подавления шума опорного источника. Вместо этого вы ставите конденсатор на выходе. Это работает достаточно хорошо, потому что линейный регулятор действует как источник тока, но не как приемник, поэтому он не перекачивает ток туда и обратно в соответствии с шумом источника опорного напряжения.

Для двигателей и других нагрузок и логических схем такой шум на линиях питания не имеет большого значения. Для аудио и измерительных цепей это может быть довольно вредным.