Правильное использование регулятора напряжения

Регулятор будет работать отлично, если вы соблюдаете технические характеристики. Если вы подаете на него менее 7 В, он потеряет стабилизацию.

Следует помнить, что если вы подаете питание от батареи 9 В и пытаетесь потреблять слишком большой ток, напряжение батареи в конечном итоге упадет ниже требуемых 7 В (вероятно, это произошло с первым комментатором).

Кроме того, чем выше входное напряжение, тем больше мощности рассеивается на регуляторе, поэтому вам может понадобиться радиатор. Здесь есть много ответов, которые проходят через все это. Чтобы сказать вам, понадобится ли он вам, нам нужно знать, какой ток вы планируете потреблять от него при каком входном напряжении.
Если это 9 В, то при максимальной температуре окружающей среды 50 ° C максимальная рабочая температура 125 ° C:

(125 - 50) / 19 = максимум 3,95 Вт.
при 9 В:
3,95 Вт / (9 В - 5 В) = ~ 1 А максимум

Если вы питаете только микроконтроллер, то это почти наверняка не проблема. Как мы видим, для достижения максимальной рабочей температуры потребуется более ампера (даже если он будет достигнут, он вряд ли сломается - он просто отключится). Ваш комплект, вероятно, будет потреблять всего несколько миллиампер, может быть, до 100 мА со всеми контактами. вождение тяжеловесных грузов.

LM7805 — довольно стандартный линейный регулятор. Это означает, что внутри него находится транзистор, который эффективно действует как большой переменный резистор, включенный последовательно с питаемой вами цепью, сопротивление которого постоянно регулируется так, чтобы выходное напряжение составляло 5 В. Теперь, как и любой резистор, он выделяет тепло, а количество выделяемого тепла равно току через регулятор, умноженному на падение напряжения на нем. Таким образом, более высокое входное напряжение означает, что он может выдерживать меньший ток, прежде чем перегреется.

Одна из особенностей линейных стабилизаторов заключается в том, что на них существует минимальное падение напряжения, называемое падением напряжения. Если ваше входное напряжение не выше выходного напряжения, по крайней мере, на эту величину, регулятор «выпадает» из регулирования, а выходное напряжение отслеживает входное напряжение за вычетом напряжения падения. Поскольку его падение напряжения составляет около 2 вольт, если вы поместите 5 вольт, вы можете ожидать, что получите около 3 вольт. LM7805 стар как мир, и существует целая куча регуляторов с низким падением напряжения с падением напряжения в несколько сотен милливольт, хотя даже они требуют входного напряжения выше, чем выходное напряжение. К сожалению, многие из них являются деталями для поверхностного монтажа.

Вам нужно как минимум 7 В, так как отсев обычно составляет 2 В. Поскольку это типично, оно может быть больше, и вам может потребоваться более 7 В.

От 9 В до 5 В составляет 4 В. В этом случае ток равен мощности, потерянной в регуляторе. Если это слишком высокое значение, деталь может перестать работать или сильно нагреться.

Вход 5 В на регулятор может дать вам 3 В на выходе. Это определенно не даст вам 5 В.

Если у вас разряжаются батареи, не тратьте энергию на регулятор. Возможно, плата будет работать от трех или четырех батареек типа АА, соединенных последовательно.

Люди, которые делали плату на 5 В, вероятно, думали о рассеиваемой мощности, поэтому они сделали ее питаемой от 5 В, а не от 9 В. Но вот вы пытаетесь использовать 9 В для питания нагревателя (который также выдает 5 В для платы в качестве побочного эффекта).

Хотя стабилизаторы обеспечивают фиксированное напряжение, основная причина их использования заключается в том, что они устраняют пульсации источника питания от выпрямленного переменного тока, которые не могут устранить только фильтрующие конденсаторы. Регуляторы делают это активно: они содержат усилитель на основе обратной связи, который усиливает опорное напряжение (например, обеспечиваемое термостабильным стабилитроном) и отслеживает усиленное выходное напряжение, регулируя коэффициент усиления таким образом, чтобы он оставался линейным во времени.

Таким образом, они используются даже для цепей, которые могут прекрасно работать в диапазоне напряжений: ровное напряжение без пульсаций часто важнее, чем конкретное точное значение напряжения (хотя последнее, несомненно, иногда также важно!).

Поскольку у вас разряжены батареи, у вас нет пульсаций питания, и поэтому единственная причина использования регулятора будет заключаться в том, что вы слишком озабочены питанием платы от 5,0 вольт, что может быть совершенно ненужным.

Если вы хотите получить больше пользы от батареи, просто используйте LDO (регулятор с малым падением напряжения).

Здесь есть несколько проблем.

1. Спецификация на сайте Sparkfun предназначена для другого регулятора, отличного от того, который они на самом деле продают и отправляют людям.

2. Батарейки - это боль в заднице

Sparkfun продает регулятор ST L7805C, а не старый стойкий LM7805, который мы знаем и любим. L7805C — очень дрянной (но дешевый!) клон LM7805. Под клоном я подразумеваю, что он делает то же самое и имеет схожие характеристики, но это не та же самая деталь, просто сделанная другой компанией. Это независимо разработанная часть. Вот фактическое техническое описание детали, которую вы используете. Критические отличия заключаются в следующем:

1. Для L7805C требуется минимальная нагрузка 5 мА, чтобы выход находился в режиме регулирования. Ток покоя НЕ учитывается в этом числе. Он также имеет максимальный выходной ток 500 мА, а не 1 или 1,5 А. В-третьих, его тепловое сопротивление составляет 50 ° C / Вт, цифры в другом ответе для рассеиваемой мощности - чепуха. Если у вас температура окружающей среды 50°C, запас температуры составляет 100°C. 2 Вт приведет к тому, что эта деталь нагреется на 100°C выше температуры окружающей среды. Более того, вам нужно будет снизить его тепловое сопротивление окружающей среде с помощью радиатора или медной заливки.

2. L7805C имеет типичное падение напряжения 2 В. Типичный рейтинг в техническом описании никоим образом не подразумевает какой-либо гарантии. Если падение обычно составляет 2 В, это означает, что оно, вероятно, около этого, но оно может быть выше, а может быть ниже. Часть, которая является гарантией, - это значения «max» и «min» в таблице данных. В L7805C отсева нет. Это означает, что эта часть не специфицируется и не проверяется, чтобы убедиться, что отсев находится в пределах любого максимального значения. L7805/L7805A (отсутствие буквы означает A), которая является лучшей версией, имеет максимальное падение напряжения 2,5 В. Учитывая, что это ХОРОШАЯ версия, а у 7805C даже не указан максимальный отсев... все, что я могу сказать, это то, что вы любите играть в азартные игры?

3. Эта часть может потушить с номинальным выходным напряжением 4,75 и 5,25В. Номинал. Это означает, что другие факторы могут еще больше повлиять на это число. Его регулирование нагрузки гарантированно составляет только 100 мВ. Это означает, что более высокие нагрузки могут привести к падению, скажем, номинального выходного напряжения 4,8 В до 4,7 В. Хуже того, отсев определяется как 5-процентное падение номинального выходного напряжения, поэтому, если стабилизатор имеет более высокое, чем обычно, падение 2,5 В (что определенно происходит), то если вы вводите 7,2 В (2,5 В выше 4,7 В) тогда 4,7 В может быть только 4,46 В. Лично я бы не назвал это 5V, но ST, видимо, так и делает. Так написано в даташите.

4. В большинстве спецификаций указано входное напряжение 10 В. Он также продается крупными дистрибьюторами, такими как Farnell и т. д., как стабилизатор с минимальным входным напряжением 10 В. Конечно, он, вероятно, будет «работать» (пока ваше определение «работы» такое же расплывчатое, как и в таблице данных) всего с 8 В или даже с 7 В. Вероятно. Если это не так, таблица данных никогда не обещала, что это произойдет. Если вы хотите быть уверенным, вы бы купили версию L7805A с максимальным падением напряжения 2,5 В (или, что еще лучше, купите часть TI), но это не то, что продает Sparkfun.

L7805 — буквально самый дешевый и дрянной стабилизатор на 5 В, который можно купить за 20 центов. И вы определенно получите регулятор на 20 центов. Э-э, он стоит 19 центов каждый за 2500 реалов. Даже один стоит 45 центов у дистрибьютора. Если только этот дистрибьютор не Sparkfun. Похоже, что они думают, что все, что содержит «7805» в названии, эквивалентно, и купили тонну самой дешевой доступной детали, потому что это именно то, что они продают, только используя техническое описание TI LM7805. Я не думаю, что здесь есть какая-то нечестная игра, я думаю, что кто-то в Sparkfun просто не знает, что L7805 и LM7805 - это разные части.

Теперь о батареях. Для первичных элементов (неперезаряжаемых батарей) напряжением является их пиковое напряжение. Это напряжение, которое они будут выдавать, если они свежие и в основном полные. Щелочные элементы начинаются с 1,5 В, но это напряжение падает по мере их разрядки, пока не достигнет 0,9-0,8 В. 9В - это 6 таких ячеек последовательно. Учитывая большую (для 9-вольтовой батареи) нагрузку, составляющую ток покоя 8 мА сверх выходного тока 5 мА, высококачественная 9- вольтовая батарея от Energizer израсходует почти 40% своей емкости при напряжении на клеммах менее 7 В.

Так что нет, этот регулятор не оправдает ваших ожиданий, если вы планируете использовать щелочную батарею 9 В.

С другой стороны, напряжения вторичной аккумуляторной батареи относятся к СРЕДНЕМУ напряжению. NiMH элемент имеет среднее напряжение 1,2 В, но имеет очень плоские кривые разряда, и на самом деле он будет работать дольше и выдавать более высокое напряжение, чем щелочные элементы, несмотря на распространенный миф о том, что перезаряжаемые аккумуляторы не такие мощные или другие. менее эффективны, чем щелочные элементы. Если пометить первичные элементы, использующие среднее напряжение, как перезаряжаемые элементы, щелочные батареи будут элементами на 1,1 В. Перезаряжаемые NiMH элементы объективно превосходят щелочные элементы по всем параметрам, за исключением саморазряда. Они довольно ужасны в этом показателе, но только в этом.

Типичная никель-металлгидридная батарея «9 В» будет состоять из 7 последовательно соединенных элементов NiMH по 1,2 В, что в среднем составляет 8,4 В. К концу срока службы они все равно не упадут ниже 1 В, поэтому у вас всегда будет не менее 7 В. Они также имеют гораздо более низкое внутреннее сопротивление, поэтому нагрузка не будет проблемой, если нагрузкой является только микроконтроллер. NiCd более или менее одинаковы с точки зрения уровней напряжения и кривых разряда, но имеют очень низкую емкость по сравнению с NiMH. Есть также несколько хороших элементов LiIon 9V, которые, к сожалению, будут начинаться с 8,4 В, но упадут ниже 7 В, прежде чем их емкость будет израсходована. Но когда это произойдет, останется более разумных 20% или около того, так что они лучше, чем щелочные элементы. Также они обладают большой вместимостью. Лично я предпочитаю LiIon 9V любой другой химии.

Так что да, если вы используете NiMH или NiCd 8,4 В перезаряжаемую батарею «9 В», LM7805 оправдает ваши ожидания. Sparkfun продает регулятор НЕ LM7805, а L7805C.

Возможно, L7805C оправдает ваши ожидания, а может и нет. Это азартная игра, что характеристики конкретной детали, которую вы получаете, будут достаточно хорошими, а техническое описание ясно дает понять, что некоторые из этих деталей могут быть довольно ужасными и соответствовать спецификациям. Это азартная игра.