Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Niniejszy artykuł jest pierwszym
z nowej serii, w której
zaprezentujemy praktyczne dane
katalogowe najważniejszych
podzespołów elektronicznych.
Każdy artykuł będzie zawierał część
opisowÄ…, omawiajÄ…cÄ… podstawowe
właściwości omawianych
podzespołów. W tej części
przedstawione będą  punkty
Stabilizatory
ciężkości , czyli najważniejsze
sprawy, na które zawsze trzeba
zwracać uwagę stosując dane
liniowe
elementy. Natomiast zagadnienia
i parametry mniej istotne dla
hobbysty będą pominięte. Okazuje część 1
się bowiem, że w opasłych
Każde urządzenie elektroniczne musi wania stabilizatory trzykońcówkowe.
katalogach wiele informacji
być zasilane. Oprócz baterii czy transfor- Stabilizatory trzykońcówkowe można
powtarza siÄ™ wielokrotnie, a ponadto
matora z prostownikiem i filtrem, po- podzielić na cztery podstawowe grupy:
nie wszystkie dane sÄ… jednakowo
trzebny jest zazwyczaj stabilizator napię- - stabilizatory napięć dodatnich o usta-
rysunku 1
rysunku 1 zobaczysz schematy lonym napięciu
rysunku 1
rysunku 1
potrzebne. Szczerze mówiąc, pełne cia. Na rysunku 1
przestarzałych układów stabilizatorów na - stabilizatory napięć ujemnych o ustalo-
dane katalogowe potrzebne sÄ… tylko
elementach dyskretnych. Obecnie ta- nym napięciu
zawodowemu konstruktorowi, który
kich stabilizatorów praktycznie nigdzie - stabilizatory napięć dodatnich o napię-
nie tylko projektuje układ, ale też
się nie stosuje, wyparły je tanie układy ciu ustalanym przez użytkownika
przeprowadza szczegółową analizę, scalone mające nieporównanie lepsze - stabilizatory napięć ujemnych o napię-
parametry. Obecnie coraz szerszym ciu ustalanym przez użytkownika
aby urzÄ…dzenie niezawodnie
frontem do sprzętu elektronicznego Struktury umieszczane są w różnych
pracowało we wszelkich możliwych
wkraczają stabilizatory impulsowe i prze- obudowach, zależnie od maksymalnego
do przewidzenia warunkach,
twornice - ten temat wykracza jednak prądu wyjściowego, ale na szczęście dla
w całym założonym zakresie poza ramy dzisiejszego artykułu. Mate- nas, użytkowników, przyjęto standardo-
riał dotyczy bowiem popularnych stabili- wy układ wyprowadzeń w obrębie każ-
temperatur, napięć zasilających itp.
zatorów liniowych. dej grupy. Kom-
Elektronik-amator takiej gruntownej
Praktycznie wszy- plet rysunków
Dla ułatwienia życia
analizy zwykle nie przeprowadza
stkie produkowane obudów zna-
konstruktorom, w czterech
i wystarczą mu dane skrócone. obecnie stabilizato- jdziesz w naszej
grupach stabilizatorów
ry liniowe mają ob- ściągawce w nas-
Takie skrócone dane, czyli zwięzłe
wody zabezpiecze- trzykońcówkowych przyjęto
tępnym numerze
ściągawki, będą przedstawione pod
nia, ograniczajÄ…ce EdW.
standardowy układ wyprowa-
koniec każdego artykułu z tej serii,
prąd wyjściowy Nie próbuj za-
dzeń.
w esencjonalnej formie rysunków, podczas przeciąże- pamiętywać ukła-
nia a także przy du wyprowadzeń.
tabel i niezbędnych wykresów.
nadmiernym wzroście temperatury Swoją pamięć wykorzystaj do bardziej
struktury, dzięki temu kostki te są odpor- wzniosłych celów. Wystarczy, żebyś zro-
ne na uszkodzenia. bił kserokopię z tych stron i, zgodnie z ty-
tułem działu, miał ją zawsze pod ręką.
Obudowy
Podstawowe układy pracy
Wiodące firmy opracowały wiele ty-
pów stabilizatorów, przy czym ogromna Podstawowe układy pracy poszcze-
większość z nich to wygodne do stoso- gólnych stabilizatorów również zna-
jdziesz w ściągawce.
Jeśli jeszcze tego nie wiesz, zapamię-
taj raz na zawsze, że WEJŚCIE to po an-
gielskiu INPUT; w katalogach napotkasz
też skrócone oznaczenie wejścia: IN lub
po prostu I. Podobnie WYJÅšCIE to OUT-
PUT; w skrócie OUT lub krótko O. Ozna-
czenie GND to skrót od GROUND -
grunt, ziemia, masa. Oznaczenie ADJ to
skrót od ADJUST - dostrajać.
Czy nie zastanawiasz się, czym różnią
Rys. 1.  Dinozaury .
siÄ™ stabilizatory  dodatnie od  ujem-
54 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
a) b) c)
Rys. 2. Sposoby uzyskiwania napięć symetrycznych.
nych ? W zasadzie w zasilaczu pojedyn- Produkuje siÄ™ natomiast wiele stabili- dynamiczne stabilizatora.
czym nie ma żadnej różnicy, czy jest za- zatorów o napięciu dobieranym przez Trzeba także pamiętać, że każdy trzy-
stosowany stabilizator dodatni, czy użytkownika za pomocą dwóch rezysto- końcówkowy stabilizator to dość skom-
ujemny. Nawet napięcia symetryczne rów - układ pracy jest identyczny jak po- plikowany układ scalony, który w pew-
względem masy można uzyskać stosu- przednio - porównaj rysunki 3a i 3c. nych warunkach może się wzbudzić.
jąc dwa jednakowe stabilizatory w ukła- W takich stabilizatorach  dolna koń- Z zasilacza robi się wtedy generator. Zja-
rysunku 2a
dzie z rysunku 2a - wymaga to jednak cówka oznaczana jest ADJ(ust), a nie wisko to dość często występuje w kon-
rysunku 2a
rysunku 2a
rysunku 2a
dwóch oddzielnych uzwojeń transforma- GND. Stabilizatory takie mają zwykle pa- strukcjach amatorów, którzy nie stosują
tora. Wydawałoby się więc, że wystar- rametry stabilizacji lepsze, niż stabilizato- właściwych środków zapobiegawczych.
czą stabilizatory  dodatnie . Jednak ry o napięciu ustalonym. Co prawda niektóre stabilizatory są
w praktyce, do uzyskania napięć symet- Zasada pracy takich stabilizatorów bardzo stabilne i nie wymagają żadnych
rycznych względem masy najczęściej oparta jest na  pilnowaniu napięcia dodatkowych środków zapobiegających
stosuje się transformatory z wyprowa- między wyjściem, a końcówką ADJ. wzbudzeniu. Ale ponieważ różne firmy
dzonym punktem środkowym uzwojenia W większości stabilizatorów tego typu, podają różne zalecenia, nawet odnośnie
lub prostowniki w układzie podwajacza. jeśli nie we wszystkich, owo napięcie, układów o takim samym oznaczeniu, dla
I wtedy dla uzyskania napięć symetrycz- które możemy traktować jako napięcie bezpieczeństwa powszechnie stosuje
nych względem masy wręcz konieczne odniesienia (wzorcowe), wynosi 1,25V się kondensatory C i C o pojemnoś-
IN OUT
jest zastosowanie stabilizatora napiÄ™cia (1,2...1,28V). Natomiast prÄ…d, który ci 10...100µF, które powinny być
rysunku 2b 2c
ujemnego według rysunku 2b 2c. wpływa lub wypływa z końcówki ADJ umieszczone blisko stabilizatora. Gdy
rysunku 2b lub 2c
rysunku 2b 2c
rysunku 2b 2c
Czy wiesz, że każdy stabilizator o na- ma stałą wartość kilkudziesięciu mikro- duży kondensator filtrujący napięcie
pięciu ustalonym może być wykorzysta- amperów. Nato- z pr ost owni ka
ny do stabilizacji napięcia wyższego niż miast w stabiliza- Przy wszelkich stabilizatorach
umieszczony jest
jego napięcie nominalne, w układzie we- torach o napięciu blisko stabilizatora,
trzykońcówkowych powinny
rysunku 3a 3b
dług rysunku 3a lub 3b Rozwiązanie ustalonym prąd nie trzeba stoso-
rysunku 3a 3b.
rysunku 3a 3b
rysunku 3a 3b
być stosowane kondensatory
z rysunku 3a nie jest jednak stosowane końcówki GND wać kondensatora
zapobiegajÄ…ce wzbudzeniu,
w praktyce, ponieważ znacznie pogor- wynosi zwykle C . Niektóre firmy
IN
szajÄ… siÄ™ parametry stabilizacji. kilka mA. zalecajÄ… stosowa-
umieszczone blisko końcówek
Do poprawnej nie jako C cera-
IN
układu scalonego.
pracy takich stabi- micznego lizaczka
a)
lizatorów (w odróżnieniu od stabilizato- o pojemności 100nF, a jako C elek-
OUT
rów o napiÄ™ciu ustalonym), wymagany trolitu o pojemnoÅ›ci 22...100µF.
jest przepływ przez stabilizator pewnego
Podstawowe parametry
minimalnego prądu obciążenia I ,
Lmin
zwykle 2...10mA. Jeśli taki  wstępny Parametrem nie wymagającym ko-
prąd obciążenia będzie zbyt mały, napię- mentarza jest napięcie wyjściowe (stabi-
cie na wyjściu będzie nadmiernie rosnąć. lizatory o napięciu ustalonym) lub zakres
W praktyce wystarczy właściwie dobrać napięć wyjściowych, w przypadku stabi-
b)
rezystory ustalające napięcie. Z podane- lizatorów o napięciu dobieranym przez
go właśnie względu rezystor R1 włączo- użytkownika.
ny między wyjście a końcówkę Adj, W stabilizatorach o napięciu ustalo-
zwykle ma stosunkowo małą rezystan- nym, napięcie wyjściowe może różnić
cję rzędu 220...330W. Rezystor R2 (mię- się od nominalnego najwyżej o 5%, ale
dzy końcówką ADJ a masą) powinien zwykle odchyłka jest znacznie mniejsza.
mieć taką rezystancję, żeby uzyskać po- Dla użytkownika ważnym paramet-
c)
trzebne napięcie wyjściowe. Często jest rem jest maksymalne napięcie wejścio-
to potencjometr - wtedy napięcie wy- we (stabilizatory o napięciu ustalonym)
jściowe można w prosty sposób regulo- i maksymalne napięcie różnicowe mię-
wać od napięcia minimalnego (wspo- dzy wejściem a wyjściem dla stabilizato-
mniane 1,2...1,28V) do pewnego napię- rów o napięciu regulowanym.
cia maksymalnego zależnego od rezys- Warto wiedzieć, że stabilizatory o na-
tancji R2 i napięcia na wejściu stabiliza- pięciu dobieranym przez użytkownika
tora. mogą być stosowane do stabilizacji na-
Rys. 3. a,b: stabilizacja napięcia Dodatkowy kondensator o pojemnoś- pięć dużo wyższych, niż ich dopuszczal-
podwyższonego; c: typowy ukÅ‚ad ci 10...22µF, wÅ‚Ä…czony miÄ™dzy masÄ™ ne napiÄ™cie różnicowe. PrzykÅ‚ad pokazu-
rysunek 4
je rysunek 4
rysunek 4.
rysunek 4
pracy stabilizatora dodatniego a końcówkę ADJ, poprawia parametry rysunek 4
55
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
wej, definiowany jako stosunek zmiany w napięciu tym występuje składowa
napięcia wyjściowego do wywołującej ją zmienna, czyli tętnienia (o częstotliwości
zmiany napięcia wejściowego. Niekiedy 50Hz przy prostowniku jednopołówko-
podaje się pokrewny parametr - tłumie- wym, i 100Hz przy prostowniku pełno-
nie tętnień (100...120Hz) wyrażane okresowym) o wartości zależnej od po-
w decybelach. Poszczególne firmy jemności kondensatora filtrującego i prą-
w różny sposób określają te właściwoś- du obciążenia I .
L
ci. W każdym razie napięcie wyjściowe W najgorszych warunkach, czyli przy
współczesnych stabilizatorów zmienia obniżonym o 10% napięciu sieci energe-
Rys. 4. Stabilizator wyższych napięć.
się jedynie o kilkadziesiąt miliwoltów tycznej i maksymalnym prądzie obciąże-
przy zmianie napięcia wejściowego o kil- nia, chwilowe napięcie na wejściu stabi-
Kolejnym istotnym parametrem jest kanaście woltów. lizatora U musi być wyższe od potrzeb-
IN
maksymalny prąd wyjściowy. Każdy sta- Innym ważnym parametrem jest nego napięcia wyjściowego U o na-
OUT
bilizator zawiera obwody ograniczające współczynnik stabilizacji prądowej pięcie niezbędne do poprawnej pracy
rysunku
prąd do pewnej ustalonej wartości. Nale- określany jako zmiana napięcia wyjścio- stabilizatora, jak pokazano to na rysunku
rysunku
rysunku
rysunku
6b
ży zawsze pamiętać, że podany prąd wego powstała pod wpływem zmiany 6b
6b. To minimalne napięcie U nie może
6b
6b
IO
maksymalny to pewna umowna wartość prądu obciążenia. Jest to, inaczej mó- być mniejsze od podanego w katalogu
katalogowa. W rzeczywistości maksy- wiąc, rezystancja wyjściowa stabilizatora napięcia U .
DO
malny użyteczny prąd może być inny: - wyraża się ją w mV/A lub poprostu w W Należy przy tym pamiętać, że chodzi
zdecydowanie większy przy niskich tem- czy mW. Rezystancja wyjściowa przed- o najniższe napięcie wejściowe chwilo-
peraturach struktury, a niższy przy du- stawionych stabilizatorów dla częstotli- we, a nie o średnie napięcie wskazywa-
żych napięciach między wejściem a wy- wości poniżej 1kHz wynosi zazwyczaj kil- ne przez woltomierz napięcia stałego -
Rysunek 5
jściem. Rysunek 5
Rysunek 5 pozwala określić kadziesiąt miliomów lub jeszcze mniej. dlatego należy napięcie tętnień spraw-
Rysunek 5
Rysunek 5
maksymalny prąd I , jaki można pobrać Oznacza to, że przy zmianie prądu o 1A, dzić oscyloskopem.
L
z bodaj najczęściej używanych stabiliza- napięcie obniży się nie więcej niż o kilka- Jeśli napięcie wejściowe zbytnio się
torów rodziny 78XX o prądzie nominal- dziesiąt miliwoltów. obniży, to stabilizator przestanie spełniać
nym 1A, w zależności od napięcia mię- swą funkcję i na jego wyjściu pojawią się
Spadek napięcia na
dzy wejściem a wyjściem. Z jednej stro- duże tętnienia, w praktyce równe tętnie-
ny ograniczeniem jest tu minimalna war- stabilizatorze
niom na wejściu.
tość napięcia między wejściem a wy- Najprościej jest przyjąć, że minimalne
Kolejnym bardzo ważnym paramet-
jściem U , przy której stabilizator jesz- napięcie U zapewniające poprawną
DO IO
rem jest minimalny spadek napięcia mię-
cze poprawnie pracuje (wynosząca pracę stabilizatora w pełnym zakresie
dzy wejściem a wyjściem stabilizatora,
zwykle około 2V), z drugiej strony naj- prądu obciążenia, wynosi 3V. To założe-
przy którym stabilizator jeszcze popra-
większe dopuszczalne napięcie wejści- nie jest prawdziwe dla praktycznie
wnie pracuje. W literaturze angielskojÄ™-
we U , wynoszące zwykle 35V, a przy wszystkich stabilizatorów. Istnieją jed-
IN
zycznej nazywa siÄ™ on Dropout Voltage
kostkach na napięcie wyjściowe ponad nak typy stabilizatorów (oznaczane w ka-
i jest oznaczany U .
DO
18V - 40V. Trzeba pamiętać, że podana talogach LDO - Low Drop Out, mogące
Stabilizator napięcia pracuje zazwy-
na rysunku 5 temperatura, to temperatu- pracować już przy napięciu U rzędu
DO
rysunku 6a
czaj w układzie jak na rysunku 6a
rysunku 6a.
rysunku 6a
rysunku 6a
ra struktury (która jest zawsze wyższa od 0,2...1V. Póki co, stabilizatory takie są
Przy wyborze transformatora, kon-
temperatury otoczenia), wobec czego droższe i trudniej osiągalne, ale z upły-
densatora filtru i stabilizatora należy
w praktyce nominalny prąd można po- wem czasu stają się coraz bardziej popu-
zwrócić uwagę, że napięcie na wejściu
brać tylko wtedy, gdy napięcie między larne.
stabilizatora - U , zmienia się w zależ-
IN
wejściem a wyjściem nie przekracza
Piotr Górecki
Piotr Górecki
Piotr Górecki
Piotr Górecki
Piotr Górecki
ności od zmian napięcia sieci energe-
10...12V.
tycznej i prądu obciążenia I ; ponadto
L
Charakterystyki innych trzykońcówko-
wych stabilizatorów mają podobny prze-
bieg, tyle, że w zależności od wersji
a)
i obudowy, inne są wartości elementów
w obwodzie zabezpieczenia i inny jest
prÄ…d maksymalny (od 100mA...10A).
Istotnym parametrem stabilizatora
jest współczynnik stabilizacji napięcio- b)
e"
Rys. 5. Maksymalny prąd obciążenia
w funkcji napięcia wejście-wyjście
układów 78XX.
Rys. 6. Napięcia w praktycznym układzie zasilacza.
56 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
PrÄ…d spoczynkowy
Dla praktyka ważnym parametrem
stabilizatorów na napięcie ustalone jest
prÄ…d spoczynkowy pobierany przez sam
stabilizator. Zazwyczaj prÄ…d ten wynosi
3...6mA, ale w przypadku wspomnia-
nych stabilizatorów LDO (o których wię-
cej dowiesz się z dalszej części artykułu)
przy małych napięciach U prąd spo-
IO
czynkowy może wzrastać nawet do
rysun-
100mA. Zobacz jak to wyglÄ…da na rysun-
rysun-
rysun-
rysun-
ku 7a który pokazuje prąd pobierany
ku 7a
ku 7a,
ku 7a
ku 7a
Rys. 8. Dobór powierzchni radiatora.
przez sam stabilizator typu L4940 przy
różnych prądach pracy i napięciach U .
DO
lach wartości Rthjc poszczególnych kos-
rysu-
Przyczyna jest prosta - jak pokazuje rysu-
rysu-
rysu-
rysu-
tek. Na razie nie będziesz z nich korzys-
Rys. 7a. PrÄ…d pobierany przez
nek 7b
nek 7b
nek 7b, szeregowym elementem regula-
nek 7b
nek 7b
tał, problem wytłumaczę Ci prościej.
stabilizator ???.
cyjnym jest w takim stabilizatorze tran-
Zauważ mianowicie, że kostki
zystor PNP, który dla osiągnięcia małego
umieszczone w takiej samej obudowie
napięcia UCE (napięcia nasycenia) wy-
(np. TO-220) mają różną maksymalną
maga znacznego prÄ…du bazy.
moc strat. Po prostu kryształ krzemu nie
ma idealnego kontaktu termicznego
Moc strat
z metalową wkładką radiatorową obudo-
Poważnym ograniczeniem występują-
wy. Jakość tego połączenia termicznego
cym przy stosowaniu stabilizatorów, są
zależy głównie od zastosowanej techno-
straty mocy. Pamiętaj, że na każdym pra-
Rys. 7b. Typowy układ stabilizatora logii produkcji.
cujÄ…cym stabilizatorze wydziela siÄ™
LDO. Podana w katalogach maksymalna
w postaci ciepła moc strat, którą można
moc strat (P lub P ) mierzona jest
max tot
obliczyć mnożąc napięcie między we-
przy wręcz idealnym chłodzeniu, a więc
jściem a wyjściem stabilizatora przez
świadczy ona o wspomnianej rezystancji
płynący przezeń prąd obciążenia:
termicznej między złączem a obudową.
P = U × I
IO L
Zapamiętaj raz na zawsze, że w prak-
Zapamiętaj, że kostka w małej plasti-
tyce stosujemy radiatory dalekie od idea-
kowej obudowie TO-92 może rozproszyć
łu, więc nigdy nie można odprowadzić
około 500mW, a TO-220 bez radiatora -
do otoczenia tyle mocy (w postaci ciepła)
około 1W mocy strat. Można więc
ile podano w katalogu. Przyjmij, że przy
w przybliżeniu przyjąć, że przy prądach
przeciętnym radiatorze możesz stracić
powyżej 100mA należy stosować radia-
co najwyżej 40...70% podanej w katalo-
tor.
gu maksymalnej mocy strat.
Bez radiatora, lub jeśli użyty radiator
PraktycznÄ… pomocÄ… w doborze radia-
będzie za mały, ciepło nie będzie należy-
tora w postaci płaskiego, kwadratowego
cie odprowadzane: temperatura struktu-
kawałka zwykłej blachy aluminiowej
ry wzroÅ›nie do +150°C. Wtedy wbudo-
rysunek 8
o grubości 2...3mm, będzie rysunek 8
rysunek 8,
rysunek 8
rysunek 8
wane zabezpieczenie ograniczy prÄ…d
pokazujÄ…cy orientacyjnie, jakie wymiary
i zmniejszy napięcie wyjściowe tak, żeby
(długość boku w cm) i powierzchnię (w
temperatura struktury nie przekroczyła
cm2) powinien mieć taki radiator. Oczy-
wartości granicznej. Co gorsza, użytkow-
wiście dotyczy to tylko stabilizatorów
nik nie będzie wiedział o takim ograni-
w obudowach większej mocy, np. TO-
czeniu napięcia i może długo zastana-
220, czy TO-3, a nie wersji w miniaturo-
wiać się, dlaczego jego układ po pew-
wej plastikowej obudowie TO-92 czy
nym czasie zaczyna wariować, a po wy-
obudowie do montażu powierzchniowe-
łączeniu zasilania i  odpoczynku znów
go.
pracuje poprawnie.
Przy montażu elementów mocy, nale-
Właściwie dobrany radiator jest ko-
ży obowiązkowo posmarować miejsce
nieczny również ze względu na nieza-
styku układu z radiatorem przewodzącą
wodność - awaryjność półprzewodników
ciepło pastą silikonową.
rośnie radykalnie ze wzrostem tempera-
Rozważ przykład:
tury.
W Twoim układzie maksymalny prąd
Ale nawet z najlepszym radiatorem
obciążenia wynosi 1,2A. Przy takim prą-
układ w obudowie TO-220 nie jest
dzie, woltomierzem napięcia stałego
w stanie rozproszyć więcej niż 5...30W.
zmierzyłeś napięcie między wejściem
Zależy to głównie od tak zwanej rezys-
a wyjściem stabilizatora. Wynosi ono
tancji termicznej między strukturą, gdzie
10V. W takich warunkach w stabilizato-
wydziela się ciepło, a obudową (Rthjc)
rze wydziela siÄ™ 1Ax10V = 10W mocy
oraz od rezystancji termicznej zastoso-
strat. Zastosowany stabilizator typu
wanego radiatora (Rthra). Szczegóły opi-
7805 ma prÄ…d maksymalny, zgodnie z ry-
szÄ™ Ci kiedyÅ› w artykule o radiatorach,
sunkiem 5, ponad 1A i maksymalnÄ… moc
ale już teraz awansem podaję Ci w tabe-
57
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
lanych z akumulatorów i baterii, gdzie
a) b)
pozwalają wykorzystać praktycznie całą
pojemność baterii. Zwykły stabilizator
z napięciem U rzędu 2V wymagałby al-
DO
bo zastosowania o jednego ogniwa wiÄ™-
cej, albo nie pozwoliłby wykorzystać ca-
łej pojemności baterii. Ale nie ma róży
bez kolców.
Jak Ci wspomniałem, w zastosowa-
niach bateryjnych istotny jest prÄ…d spo-
czynkowy I pobierany przez sam stabili-
Q
zator. Trzeba pamiętać, że starsze stabili-
Rys. 9. Stabilizator LDO z elementów dyskretnych.
zatory typu LDO, które są wymienione
w ściągawce, mają wprawdzie małe na-
pięcie U , ale przy takim napięciu mię-
DO
strat równą 20W. Może więc śmiało pra- KIA78M12 ma napięcie wyjściowe 12V dzy wejściem a wyjściem, pobierają
cować w podanych warunkach. Powi- i prąd do 0,5A, L7805 ma napięcie wy- zwykle kilkadziesiąt lub więcej miliampe-
nieneś tylko zgodnie z rysunkiem 8 do- jściowe 5V i prąd 1A, LM79L15 - 15V, rów prądu. Związane to jest z budową
brać odpowiedni radiator. Przy mocy 0,1A (ale 7852 ma napięcie 5,2V, a 7885 stabilizatora - elementem regulacyjnym
10W powinien on mieć powierzchnię - 8,5V). Litery na początku oznaczenia stabilizatorów dodatnich jest tam zwykle
około 100cm2. Zastosuj więc blachę alu- wskazują producenta, i mogą być pomi- tranzystor PNP, który przy pracy w za-
miniową o grubości 2...3mm i wymia- nięte. Niektórzy wytwórcy stosują też kresie nasycenia wymaga znacznego
rach około 10x10cm. Układ powinien dalsze litery na końcu oznaczenia wska- prądu bazy, płynącego od plusa zasilania
być przykręcony mniej więcej na środku zujące na zakres temperatur pracy i do- do masy (porównaj rysunek 7). Nie ma to
tego radiatora, a sam radiator ma być kładność, jednak dla hobbysty nie ma to znaczenia w urządzeniach samochodo-
umieszczony pionowo. większego znaczenia. wych korzystających z potężnego aku-
Podany przykład jest trochę sztuczny, Warto wiedzieć, że prąd spoczynko- mulatora, ale przy współpracy z niewiel-
ponieważ zastosowanie transformatora, wy takich stabilizatorów jest prawie jed- kimi bateriami może być poważnym
który przy prądzie maksymalnym daje nakowy dla wszystkich wersji, nawet ograniczeniem.
napięcie o 10V większe od potrzebnego wersji L, i wynosi około 4...5mA. Może Ostatnio pojawiły się specjalizowane,
napięcia wyjściowego, jest ewidentnym to być krytycznym parametrem w ukła- nowoczesne stabilizatory na napięcia
błędem. Należy zastosować transforma- dach bateryjnych i wtedy jedynym dob- 3...10V, przeznaczone dla techniki moto-
tor, który przy prądzie maksymalnym rym wyjściem jest rozejrzenie się za no- ryzacyjnej, do komputerów zasilanych
i napięciu sieci obniżonym o 10% do- woczesnym stabilizatorem z prądem napięciem 3,3V oraz do urządzeń łącz-
starczy napięcia o 3...4V większego niż spoczynkowym rzędu mikroamperów. ności, na przykład telefonii komórkowej,
potrzebne napięcie wyjściowe. Spośród stabilizatorów o napięciu do- w których elementem regulacyjnym jest
Ale opisana sytuacja może mieć miej- bieranym przez użytkownika najczęściej tranzystor polowy - MOSFET P; prąd
sce np. w samochodzie, gdzie w czasie używane są stabilizatory LM317 (napię- spoczynkowy takiego stabilizatora jest
jazdy napięcie akumulatora jest bliskie cia dodatnie) i LM337 (napięcia ujemne). stały i wynosi kilka...kilkudziesiąt mikro-
15V, a stabilizator ma zmniejszyć je do Przy większych prądach także LM350. amperów. Są to niemal idealne stabiliza-
5V. Dziś praktycznie nie używa się już tory, mają rzeczywiście rewelacyjne pa-
w popularnym sprzęcie stabilizatorów rametry, ale dla przeciętnego hobbysty
Najpopularniejsze układy
w drogich, metalowych obudowach TO- sÄ… jednak na razie zbyt drogie i trudno
scalone
3, a tylko plastikowych TO-220 i TO-92. dostępne. Nie znalazły się one w na-
Coraz częściej spotyka się też elementy szych wykazach, mają bowiem inny
Obecnie najczęściej używane są sta-
do montażu powierzchniowego. układ wyprowadzeń.
bilizatory napięć dodatnich serii 78XX
rysunku 9 znajdziesz dwa przykła-
Na rysunku 9
rysunku 9
rysunku 9
rysunku 9
i ujemnych - 79XX, gdzie dwie ostatnie
Stabilizatory LDO
dy realizacji prostego stabilizatora typu
cyfry XX określają napięcie wyjściowe.
Jak Ci wspomniałem, coraz większą LDO. Jest to jedyny praktyczny układ, ja-
Dodatkowa litera w środku oznaczenia
popularnością cieszą się stabilizatory ty- ki niekiedy warto jeszcze zbudować
informuje o maksymalnym prÄ…dzie pra-
pu Low Drop Out (LDO). Stosowane są z elementów dyskretnych w przypadku,
cy: L - 0,1A, M - 0,5A, bez litery - 1A lub
przede wszystkim w urządzeniach zasi- gdy występują trudności z zakupem sca-
1,5A, S - 2A, T - 3A. Przykładowo
a) b) d)
c)
Rys. 10. y
ródła prądowe.
58 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
lonego stabilizatora LDO. Układ ma oczy- Objaśnienia do ściągawki
wiście parametry stabilizacji gorsze niż Przy stabilizatorach na napięcie ustalone podano najwyższe dopuszczalne napię-
scalona kostka, ale może pracować przy cie wejściowe, czyli napięcie między końcówką masy a wejściem. W niektórych
napięciu U nawet rzędu 0,2...0,5V. Re- układach LDO (zwłaszcza przeznaczonych do układów samochodowych) do tego na-
DO
zystor R1 należy dobrać w zależności od pięcia stabilizator pracuje normalnie, a przy większym napięciu wyłącza się, ale nie
napięcia stabilizacji, tak żeby maksymal- ulega uszkodzeniu. Szczegółów trzeba szukać w katalogach firmowych.
ny prąd płynący przez niego był o około Natomiast przy stabilizatorach o napięciu dobieranym przez użytkownika podano
20...50 razy mniejszy niż maksymalny maksymalne napięcie różnicowe U (czyli napięcie między wejściem a wy-
IOmax
prąd obciążenia. Jeszcze lepszym roz- jściem). Podane w tabelach wartości prądu Imin dotyczą najgorszych warunków,
wiązaniem byłoby nieznaczne przerobie- przy maksymalnym napięciu między wejściem a wyjściem U . W praktyce przy
IO
nie układu i użycie MOSFETa P zamiast mniejszych napięciach U minimalny prąd obciążenia Imin może być 2..3 krotnie
IO
tranzystora PNP. mniejszy.
Jeśli w którejś rubryce brakuje wartości danego parametru, to znaczy, że w do-
Inne stabilizatory
stępnych katalogach nie był on podany.
Przed laty najpopularniejszym stabili- W tabelach podano wartości średnie, czyli spodziewane dla większości egzemp-
zatorem scalonym był układ 723, który larzy. Jeśli obok w nawiasie podano drugą wartość, jest to wartość maksymalna,
w kraju produkowano jako UL7523. czyli gwarantowana dla wszystkich egzemplarzy.
Obecnie jest to już dinozaur i nie znajdu- Podane informacje zaczerpnięte są z katalogów różnych producentów, przy czym
je żadnego zastosowania w nowych zazwyczaj podano wartości najgorszego producenta. Ponieważ poszczególne firmy
konstrukcjach zasilaczy. Dla amatorów nieco odmiennie definiują parametry (zakres temperatur, napięcia pracy, prądy), nie
jest jednak nadal przydatny, ale już nie ja- można bezkrytycznie porównywać ich wartości. Szczególnie dotyczy to stabilizato-
ko stabilizator, tylko jako kostka zawiera- rów typu LDO, a zwłaszcza ich napięć drop out U oraz prądu pobieranego przez
DO
jÄ…ca wzmacniacz i dobre z
ródło napięcia sam stabilizator I .
Q
odniesienia. Układ ten może być wyko- Podane zatrważająco duże wartości prądów I (rzędu dziesiątków miliamperów)
Q
rzystywany do wielu konstrukcji, na przy- dotyczą sytuacji, gdy różnica napięć między wejściem a wyjściem U jest rzędu 1V,
IO
kład regulatorów temperatury. Dla takich czyli bliska napięciu U ; gdy napięcie U jest większe, stabilizator LDO pobiera je-
DO IO
celów trzeba znać jego schemat we- dynie kilka miliamperów prądu I .
Q
wnętrzny, który również pokazano Przy niektórych stabilizatorach LDO podano minimalną pojemność C . Ogólnie
OUT
w ściągawce. Numery końcówek poda- biorąc, stabilizatory typu LDO są mniej stabilne i wymagają większych pojemności
no dla okrągłej metalowej obudowy TO- i mniejszych rezystancji ESR kondensatora C . Należy więc stosować kondensato-
OUT
100, a w nawiasach numeracjÄ™ dla wers- ry o pojemnoÅ›ci 100µF lub jeszcze wiÄ™kszej.
ji w typowej plastikowej obudowie DIP- Na rynku można spotkać układy z rodziny LM29XX (np. LM2931) w obudowie pię-
14. cionóżkowej. Jest to wersja z napięciem wyjściowym dobieranym przez użytkowni-
W swojej praktyce na pewno nie raz ka. Z uwagi na inny układ wyprowadzeń, kostki te nie zostały wyszczególnione w ta-
będziesz potrzebował z
ródła napięcia belach.
wzorcowego (odniesienia), o dobrej sta- W tabelach można znalez
ć parametry układów LM z oznaczeniem trzycyfrowym,
łości parametrów. W wielu zastosowa- zaczynającym się od cyfry 3 - np. LM317. Takie same parametry mają układy z ozna-
niach, gdy napięcie zasilające wynosi czeniami zaczynającymi się od cyfr 2 i 1 (LM217 i LM117). Takie układy przeznaczo-
przynajmniej 9V, możesz wykorzystać ne są do zastosowań przemysłowych i specjalnych, mają w zasadzie takie same
kostkę 723, w której z
ródło napięcia od- parametry, tylko szerszy zakres temperatur pracy - są więc trochę lepsze, ale też
niesienia, czyli nóżka 4 (6) oferuje napię- znacznie droższe i rzadziej spotykane.
cie 7,15Vą0,35V o współczynniku zmian
cieplnych poniżej 150ppm/K (0,015%/K)
i może dostarczyć do 15mA prądu.
Obecnie powszechnie wykorzys-
tuje siÄ™ specjalne scalone z
ródła na-
pięcia odniesienia, z których kilka
przedstawiłem Ci w ściągawce na
stronie ?.
SpecyficznÄ… odmianÄ… stabilizato-
rów są stabilizatory prądu, zwane
inaczej z
ródłami prądowymi. Utrzy-
mują one stały prąd obciążenia, nie-
zależnie od zmian napięcia wejścio-
wego i rezystancji obciążenia.
Wiedz, że do realizacji takich z
ródeł
prądowych możesz wykorzystać sta-
bilizatory napięcia. Dwa przykłady
rysunku 10
pokazane sÄ… na rysunku 10
rysunku 10.
rysunku 10
rysunku 10
Produkowany jest też specjalny
układ z
ródła prądowego LM334, któ-
rego opis też znajdziesz na stronie ?
Piotr Górecki
Piotr Górecki
Piotr Górecki
Piotr Górecki
Piotr Górecki
59
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Stabilizatory napięć dodatnich o ustalonym napięciu wyjściowym
Typ układu Napięcie wyj. Uin IL UDO IL IQ Pmax Rthja Uwagi
78XX 5...24 35 1 2,2 1 4(8) 20 4 TO-220
78MXX 5...24 35 0,5 2,5 0,5 4(8) 7,5 5 TO-220
78LXX 5...24 35 0,1 2 0,1 3(5) 0,5 230 TO-92
78SXX 5...24 35 2 2,2 2 (8) 3 T0-220
78TXX 5;8;12;15 35 3 2,3 3 4(6) 25 2,5 TO-220
L26XX 5;8,5;10 26 0,5 1,9 0,5 20(45) 4 TO-220 LDO COUT=100µF
L48XX 5;8,5;9,2;10;12 26 0,4 0,4 0,4 65(90) 4 TO-220 LDO COUT=100µF
L4940 5;8,5;10;12 17 1,5 0,5 1,5 30(50) 20 3 TO-220 LDO COUT=22µF
L4941 5 16 1 0,45 1 20(40) 20 3 TO-220 LDO COUT=22µF
L4945 5 26 0,5 0,4 0,5 110(180) 3 TO-220 LDO COUT=47µF
L4950 8,5 26 0,5 0,4 0,5 110(180) 3 TO-220 LDO COUT=47µF
L4951 10 26 0,5 0,4 0,5 110(180) 3 TO-220 LDO COUT=47µF
LM309 5 35 1 2 1 5,2(10) 20 3 TO-3
LM323(LT323) 5 20 3 2,2 3 12(20) 30 2 TO-3
LM340 5,12,15 35 1,5 2,2 1,5 (6,5) 15 4 TO-220
LM330 5 26 0,15 0,4 0,15 18(40) 4 TO-220 LDO
LM341 5,12,15 35 0,5 2,2 0,5 4(10) 5 TO-220
LM342 5,12,15 30 0,25 2,3 0,25 (6) 15 TO-202
LM2930 5;8 26 0,15 0,4 0,15 18(40) 20 3 TO-220 LDO
LM2931 5 26 0,1 0,4 0,1 15(30) 20 5 TO-220 LDO COUT=100µF
LM2936 5 40 0,05 0,25 0,05 1,5 0,5 195 TO-92 LDO
LM2940 5;8;9;10;12;15 26 1 0,7 1 30(60) 20 3 T0-220,TO-3 LDO
LP2950 5 30 0,1 0,5 0,1 8(14) 180 TO-92
LP2954 5 30 0,25 470 0,25 21(33) - 3 TO-220 LDO
LM3940 3,3 6 1 0,5 1 110(250) 3 - TO-220(5V->3,3V)
LT1003 5 20 5 2,5 5 12(20) 40 1,5 TO-3
TEA7605 5 28 0,5 0,4 0,5 75(100) 3 TO-220 LDO COUT=10µF
TL780 5;12;15 35 1,5 2 1,5 3,5(8) 15 5 TO-220
60 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Podręczny poradnik elektronika
Stabilizatory napięć ujemnych o ustalonym napięciu wyjściowym
Typ układu Napięcie wyj. UIOd IL UDO IL IQ Pmax Rthja Uwagi
79XX -5...-24 -25 1 2,5 1 4(8) 15 5 TO-220
79MXX -5...-15 -35 0,5 4(8) 5 TO-220
79LXX -5...-24 -30 0,1 1,8 0,1 2(6) 0,6 180 TO-92
LM320 -5,-12,-15 -25 1,5 2,5 1,5 1(2) 15 4 TO-220
LM345 -5 -20 3 2 3 1(3) 25 2 T0-3
LM2990 -5...-15 -26 1 0,6 1 9(50) 20 2,5 TO-220 LDO
Stabilizatory napięć dodatnich o napięciu dobieranym przez użytkownika
Typ układu Napięcie wyj. UIOMAX IL Imin UDO IL IAdj Pmax Rthjc Uwagi
V V A mA V A µA W K/W
LM317(LT317) 1,2-37 40 1,5 3,5(10) 2,5 1,5 50(100) 20 3
LM317HV 1,2-57 60 1,5 3,5(12) 2,2 1,5 50(100) 20
LM317L 1,2-37 40 0,1 3,5(5) 1,8 0,1 50(100) 0,6 170 TO-92
LM317M 1,2-37 40 0,5 3,5(10) 2,1 0,5 50(100) 7,5 7 TO-220
LM338(LT338) 1,2-32 35 5 3,5(5) 2,8 5 45(100) 25(50) 4(1) TO-220(TO-3)
LM350 1,3-33 35 3 3,5(10) 2,3 3 50(100) 25 3(4) TO-220
LM396 1,2-15 20 10 10 2,5 10 50(100) 70 1(1,2) TO-3
LT1038 1,2-32 35 10 7(20) 2,7 10 50(100) 75 1 TO-3
LT1083 1,2-32 35 7,5 5(10) 1,4 7,5 55(120) 45 1 TO-220,TOP-3 LDO
LT1084 1,2-32 35 5 5(10) 1,4 5 55(120) 30 1 TO-220,TOP-3 LDO
LT1085 1,2-32 35 3 5(10) 1,4 3 55(120) 30 1 TO-220,TOP-3 LDO
LT1086 1,2-24 25 1,5 5(10) 1,4 1,5 55(120) 15 (4) TO-220,TOP-3 LDO
TL783 1,2-125 125 0,7 (15) 10 0,5 83(110) 20 4 TO-220 wysokonapięciowy
Stabilizatory napięć ujemnych o napięciu dobieranym przez użytkownika
Typ układu Napięcie wyj. UIOd IL Imin UDO IL IAdj Pmax Rthja Uwagi
V V A mA V A µA W K/W
LM337(LT337) 1,2-37 40 1,5 2,5(10) 2,5 1,5 65(100) 15 4 TO-220
LM337HV 1,2-47 59 1,5 2,5(10) 2,5 1,5 65(100) 3 TO-3
LM337M 1,2-37 40 0,5 2,5(10) 2 0,5 65(100) 7,5 7 TO-220
LM337L 1,2-37 40 0,1 3,5(5) 50(100) 0,6 160 TO-92
LM333 1,2-32 35 3 2,5(5) 70(100) 30 4 TO-220
LT1033 1,2-32 35 3 2,5(5) 2,8 3 65(100) 30 4 TO-220
61
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 9/96