Схемотехника · урок 9 из 18

Стабилизатор и блок питания

Стабилитрон, трёхвыводной стабилизатор 7805 и как не перегреть блок питания.

После выпрямителя напряжение «гуляет» вместе с сетью и нагрузкой и пульсирует. Стабилизатор делает из него ровное и точное.

Стабилитрон

Стабилизатор на стабилитроне (рис. 1.14)

Резистор берёт на себя лишнее напряжение, стабилитрон держит своё. Просто, но годится только для малых токов (миллиамперы): весь ток нагрузки идёт через резистор. Книга усиливает схему транзистором-повторителем (урок 11) — получается стабилизатор на сотни миллиампер.

Трёхвыводной стабилизатор 7805

Типовое включение 78xx (гл. 6): конденсаторы у самых выводов

Микросхема 78xx (7805 — 5 В, 7812 — 12 В) делает всё сама: держит выход, ограничивает ток при замыкании и отключается при перегреве. Ей нужно, чтобы на входе было хотя бы на 2 В больше выхода. Для 3,3 В берут LM1117-3.3 или аналоги с малым падением.

Куда девается лишнее

Линейный стабилизатор «сжигает» разницу напряжений: P = (U_вх − U_вых) · I. 12 В → 5 В при 1 А — это 7 Вт тепла, нужен радиатор. Поэтому сегодня питание всё чаще делают импульсными преобразователями (зарядки USB, модули DC-DC): КПД 85–95 %.

Сколько тепла выделит стабилизатор

Опыт на макетной плате

Нужно: 7805, конденсаторы 0,33 и 0,1 мкФ, «Крона» 9 В или блок 12 В, светодиод с резистором 330 Ом.

Соберите схему по рисунку, на выходе — 5,0 В ± 0,1 В.
Меняйте вход (9 → 12 В): выход стоит на месте.
Нагрузите выход резистором 33 Ом (≈150 мА; резистор на 1 Вт) — через минуту 7805 станет тёплым: (9 − 5) · 0,15 ≈ 0,6 Вт.

Проверьте себя

1. Какое напряжение даёт 7812?

2. 7805 со входом 12 В отдаёт 0,5 А. Сколько тепла?

3. Можно ли получить 5 В от 7805 при входе 5,5 В?

4. Почему стабилитрон с резистором не годится для мощной нагрузки?

По книге: П. Хоровиц, У. Хилл. «Искусство схемотехники» (М.: БИНОМ, 2014), гл. 1, с. 13–15; гл. 2, с. 75–76; гл. 6, с. 324–411. Текст урока — пересказ, схемы перерисованы.