現在入手可能な一般的な3端子固定レギュレータは、IC 7805、IC 7809、IC 7812、IC 7815、およびIC 7824の形式であり、5 V、9 V、12 V、15V、および24Vの固定電圧出力に対応します。。

これらは固定と呼ばれます電圧レギュレータこれらのICは、はるかに高い非安定化DC入力電圧に応答して、優れた安定化固定DC出力電圧を生成できるためです。

これらのハイエンドモノリシック電圧レギュレータは、今日では非常に安価に購入できます。これは通常、建物に比べてコストが低く、操作が簡単です。ディスクリートレギュレータ回路同等のもの。

これらの3端子レギュレータは、これらのICを実装する標準的な方法を示す以下の回路図に示されているように、配線が非常に簡単です。

ICの3つの端子は明らかな理由で、名前で指定されています 入力、共通、出力 。

電源の正と負は、それぞれICの入力端子と共通端子の間に接続され、安定化された安定化電圧は出力端子と共通端子の間に取得されます。

オプションで要求されるディスクリート外部部品は、ICの入力リードと出力リードのコンデンサだけです。これらのコンデンサは、デバイスの出力レギュレーションのレベルを高め、過渡応答を改善するために必要です。これらのコンデンサのマイクロファラッド値は一般に重要ではないため、通常は100 nf、220 nf、または330nfの間の値です。

78XXシリーズレギュレータの種類

ザ・最も人気があり広く使用されているタイプの固定電圧、モノリシック電圧レギュレータは、78XXシリーズの正のレギュレータと79XXシリーズの負のレギュレータです。

これらは3つの出力電流仕様で見つかります。以下のチャートに示されているように、これらは9つのポジティブタイプと9つのネガティブタイプのバリアントを提供します。

これらの78XXシリーズのICには、正と負の両方の形式で追加の電圧定格が付属しています。これらの78XXレギュレータの標準範囲は、8 V、9 V、10 V、18 V、20 V、および24 Vで、IC 7808、7809、7810、7818、7820、7824ICに対応します。

これらのデバイスの多くは、製造元またはブランドタイプに応じて、サフィックス文字または数字とその印刷番号が付いています。

ただし、それらはすべて基本的に同じで、同じ評価です。いくつかの部品取引業者は、実際にはこれらのICをタイプ番号で宣伝するのではなく、極性、電圧、電流の仕様を指摘するだけで、場合によってはパッケージスタイルを参照します。

主な特徴

これらのICは、出力負荷に対する内蔵の電流制限と短絡保護を備えています。中電力および高電力の78XXシリーズのレギュレータでは、この機能は一般にフォールドバックタイプです。フォールドバック電流制限は、自動電流制限のために出力過負荷が出力電流によって単に応答されない状態です。

フォールドバック電流制限とは

フォールドバック電流制限回路のフォールドバック反応は、次の図で確認できます。これは、過負荷状態で出力電流が通常理想的な出力電流の50％未満に最小化する方法を明確に示しています。フォールドバック電流制限を採用する主な理由は、短絡状態でのレギュレータ内の消費を大幅に削減することです。

フォールドバック電流制限応答は、次の説明から理解できます。

10V入力の7805ICがあり、出力端子間で短絡が発生したとします。この状況では、通常のタイプの電流制限の下で、ICの出力は1アンペアの電流を生成し続け、10ワットの消費をもたらします。ただし、特別なフォールドバック電流を制限すると、短絡電流が約400 mAに制限される可能性があり、その結果、デバイスでの消費電力はわずか4ワットになります。

サーマルシャットダウン機能

モノリシック電圧レギュレータの大部分も同様に、内蔵のサーマルシャットダウン保護回路を備えています。この機能は、デバイスが過熱状態になった場合に出力電流を減らすのに役立ちます。

これらのタイプの電圧レギュレータICは、結果として非常に堅牢であり、誤って使用された場合でも簡単に損傷することはありません。とはいえ、それらが破壊される可能性のある1つの方法は、指定された範囲よりも高い入力電源電圧を印加することです。

同じ標準タイプのこれらのICについて、さまざまなサプライヤによって指定された最大許容入力電圧にばらつきがありますが、25ボルトは明らかに5ボルトデバイス（7805）の最小提供範囲です。より大きな電圧レギュレーターは最低30ボルトを処理できますが、20および24ボルトの種類の場合、入力範囲は最大40ボルトです。

回路が正しく機能するためには、入力電圧が必要な出力電圧より2.5ボルト高くなければなりません。ただし、入力電圧が必要な5V出力より2V以上高いと想定される7805レギュレータを除きます。最小7Vである。

負荷のないスタンバイ電流

出力に負荷がない場合のこれらのICの静止電流またはアイドル電流消費量は1〜5 mAですが、一部の非常に高電力のバリエーションでは最大10mAになる場合があります。

ラインと負荷の調整

すべての78XXレギュレータICのラインレギュレーションは1％未満です。つまり、最大および最小入力電圧範囲からの入力電圧変動に関係なく、出力電圧は1％未満の変動を示す可能性があります。

“占有センサーはどのように機能しますか ”

負荷レギュレーションも通常、これらのデバイスのほとんどで1％未満です。この機能により、出力負荷条件に関係なく、出力が定格一定の出力電圧を提供し続けることが保証されます。

これらのレギュレータICのほとんどのリップル除去機能は、100マイクロボルト未満の出力ノイズレベルとともに60dB付近にあります。

電力損失

これらの78XXレギュレータICを使用する場合、これらのICは有限量の電力損失のみを処理するように定格されていることを覚えておく必要があります。したがって、最大出力負荷の下では、入力電圧が最大許容入力制限よりも数ボルト高くなることを決して許してはなりません。

低電力、中電力、および高電力の78XX範囲のデバイスの通常の室温（摂氏25度）での最大消費電力は、それぞれ0.7ワット、1ワット、および2ワットです。

デバイスがかなり大きなヒートシンクに取り付けられている場合、上記の制限はそれぞれ1.7ワット、5ワット、および15ワットに大幅に改善される可能性があります。これらすべてのレギュレータデバイスで消費される電力は、入力電圧と出力電圧の差に出力電流を掛けたものに比例します。

ヒートシンクを78XXICに適用する方法

デバイスが約800mAで完全に負荷されているこの状況では、デバイスからの消費電力は最大4ワット（0.8A x 5V = 4W）になる可能性があります。

これは、7815デバイスの最大許容2ワットPDの2倍のようです。これは、余分な2ワットをヒートシンクで補正する必要があることを意味します。

ヒートシンクの幅広い選択が一般的に市場で入手可能であり、これらは特定の度/ワットの定格で識別されます。

この定格は基本的に、ヒートシンクを介して消費される1ワットの電力ごとに発生する温度上昇を示します。これは、ヒートシンクが大きい場合、ワットあたりの度数が比例して低くなることも示しています。

78xxレギュレータデバイスに必要なヒートシンクの最小サイズは、次の方法で決定できます。

主に、デバイスが使用されている公称気温を調べる必要があります。デバイスが異常に暖かい環境で使用される可能性が高い場合を除いて、摂氏約30度の数値は妥当な仮定と見なすことができます。

安全な温度定格

次に、特定の78XXレギュレータICの最大安全温度定格を学習することが不可欠な場合があります。モノリシック78XXレギュレータの場合、この範囲は摂氏125度になる可能性があります。そうは言っても、これは実際には接合部温度であり、ICが耐えられるケース温度ではありません。

ケースの絶対最大許容温度は摂氏約100度です。したがって、デバイスの温度が摂氏70度（100〜30 = 70）を超えないようにすることが重要になります。

2ワットの電力では、最大70度の温度上昇が発生する可能性があるため、35℃/ワット以下（70度を2ワットで割った値= 35℃/ワット）の消費定格のヒートシンクが適しています。足りる。

ほとんどの場合、熱伝達は決して効率的ではないため、実際には、比較的大きなヒートシンクを使用する必要があります。

さらに、長期的な安定性を得るには、デバイスが定格最大許容温度範囲よりもいくらか低い温度で理想的に動作することを確認する必要があります。

可能であれば、妥当なマージン+/- 20度またはそれ以上を確保してください。

レギュレータICが容器内に封入され、自由雰囲気から離れていると、容器内に閉じ込められた空気がレギュレータの散逸により暖まる可能性があります。これにより、PCB上の他の敏感な部品がより暖かい条件下で動作する可能性があります。このような状況では、レギュレータICのヒートシンクを大きくする必要があります。

アプリケーション回路

固定電圧78XXモノリシック電圧レギュレータを使用した電源の典型的なアプリケーション回路を以下に示します。

この設計では、7815 ICがレギュレータICとして使用され、約800mAの電流で約+15ボルトを供給します。

使用される変圧器の定格は、1アンペアの電流定格の2次側で18-0〜18Vです。

これは、C1でフィルタリングされた後、約27 VDcの無負荷電圧を提供するプッシュプル全波整流器に接続されています。

コンデンサC2およびC3は、入力および出力デカップリングコンデンサのように機能し、ICの本体の比較的近くに取り付ける必要があります。出力負荷がいっぱいになると、IC1に印加された入力電圧が19〜20ボルトのレベルに達し、レギュレータの入力/出力間に約5ボルトの差が生じることがわかります。

デュアル電源回路の作り方

固定電圧78XXモノリシックレギュレータは、負と正の両方のバリエーションで購入できるため、実装に最適です。デュアルバランス電源。

たとえば、安定化電源を操作するために必要な場合オペアンプベースの回路 100 mAで12ボルトの正と負の電源を使用すると、次の図に示す設計を適用できます。

この例では、T1は定格電流が200mA以上の15-0-15ボルトの変圧器です。正の出力を与えるプッシュプル全波整流器D2とD3がいくつかあります。

D1とD4は負の出力を提供します。正の電源はC1でフィルタリングされ、負のラインはC2でクリーニングおよびフィルタリングされます。

IC1は安定化された正の電源出力を提供し、IC2は負の電源レギュレータのように機能します。 C3〜C6は、スパイク、ノイズ、トランジェントへの応答性を向上させるために、デカップリングコンデンサのように配置されています。

直列レギュレータ回路を使用したより高い出力電圧

上記の構成は、2つのレギュレータの合計電圧値を取得するためにも利用できます。つまり、79L12を78L12レギュレーターに置き換えると、出力を24Vにすることができます。

このような構成では、0Vラインは無視され、+ 24V出力は出力の正と負のラインを介して直接アクセスされる可能性があります。

直列ダイオード回路を使用したより高い出力電圧

ICのグランドピンとグランドラインの間にある整流ダイオードを利用して、出力で小さな電圧ブーストを得るのは実際には非常に簡単です。

このアプローチにより、ユーザーは、既製のレギュレーターデバイスから直接取得できない可能性のある少し高い電圧レベルにアクセスできます。

この構成を配線する正確な手法は、次の画像で確認できます。

この例では、必要な出力電圧を約6Vと推定し、出力を1ボルトブーストすることにより、5ボルトのレギュレータICを介して同じことを実装しました。

見てわかるように、この1 Vの上昇は、レギュレータの共通リード線に2つの直列整流ダイオードを組み込むだけで効果的に実現されます。

整流器は、レギュレータが利用する静止電流によって順方向にバイアスされ、デバイスの共通GND端子を介して移動するように配線されています。

結果として、接続されたダイオードは、低電圧ツェナーダイオードのように動作し、各ダイオードは約0.5〜0.6ボルト低下し、約1〜1.2ボルトの合計ツェナー電圧を可能にします。

この設計の目的は、レギュレータの共通端子を接地電源電位より1ボルト上に持ち上げることです。ここで、レギュレータ7805 ICは、実際には定格出力を接地線より5 V高く安定させます。したがって、接地端子を約1 V上げることにより、出力も同じ大きさで持ち上げられ、出力も約1Vで安定化されます。 6Vレベル。この手順は、3端子78XX電圧レギュレータICすべてで非常にうまく機能します。