7805 Regolatore di tensione
Il regolatore di tensione 7805 è un componente popolare utilizzato per fornire un'uscita da 5 V costante nei circuiti elettronici, garantendo che i dispositivi funzionino senza intoppi anche quando la tensione di ingresso cambia.Questo articolo spiega come funziona il 7805, il suo layout PIN, le parti interne che aiutano a mantenere la tensione e le caratteristiche di sicurezza che include.Vedremo anche come viene utilizzato in dispositivi come caricabatterie mobili e sistemi che necessitano di energia stabile per piccoli elettronica.Catalogare
Figura 1: regolatore di tensione 7805
Introduzione ai regolatori di tensione
Un regolatore di tensione aiuta a mantenere costante la tensione di uscita, anche quando la tensione di ingresso cambia o il carico elettrico varia.Mantenere la tensione stabile è molto utile per assicurarsi che i dispositivi elettronici funzionino bene e non vengano danneggiati dalle variazioni di tensione.
Figura 2: diversi tipi di regolatori di tensione
I regolatori di tensione funzionano regolando il flusso di corrente per mantenere la tensione di uscita uguale, anche se la tensione di ingresso o il carico cambia.Se la tensione di ingresso aumenta, il regolatore riduce il flusso di corrente e se la tensione di ingresso diminuisce, aumenta il flusso di corrente per mantenere la tensione di uscita corretta.
In molti dispositivi moderni, i regolatori di tensione sono integrati in circuiti integrati (IC), che sono piccoli e affidabili.Un regolatore IC comune è il 7805, che fornisce un'uscita costante +5 V.Questo tipo di regolatore viene spesso utilizzato in dispositivi elettronici che richiedono un alimentatore stabile, come computer e caricabatterie per telefoni cellulari.
Qual è il regolatore di tensione 7805?
Figura 3: regolatore di tensione 7805
Il regolatore di tensione 7805 è un dispositivo comunemente usato che aiuta a controllare e fornire un'uscita costante 5 V nei circuiti elettronici.Appartiene a una famiglia di regolatori chiamata serie "78xx", in cui "xx" si riferisce alla tensione di uscita.Nel caso del 7805, è progettato per dare un 5 V fisso.Questo regolatore può prendere una tensione di ingresso ovunque da 7v a 35 V e garantire comunque che l'output rimanga a 5 V.
Il 7805 funziona abbassando la tensione in arrivo verso il 5 V richiesto e sbarazzandosi dell'energia extra come calore.Si chiama regolatore "lineare" perché non converte l'energia extra in modo efficiente, ma semplicemente la brucia come calore per abbassare la tensione.Ad esempio, se si fornisce al regolatore 12 V, ridurrà l'uscita a 5 V e il resto dell'energia (la differenza tra 12 V e 5 V) viene trasformata in calore.
Il lavoro principale del 7805 è mantenere costante la tensione di uscita, anche se la tensione di ingresso cambia.Tuttavia, questo processo crea calore, specialmente quando la tensione di ingresso è molto più alta di 5 V o quando il circuito ha bisogno di più corrente.Per gestire questo calore, il 7805 ha spesso bisogno di un dissipatore di calore o di qualche altro metodo di raffreddamento.Senza un modo per rinfrescarlo, il regolatore può diventare troppo caldo, il che potrebbe influire su quanto funziona o fargli smettere di funzionare del tutto.
Configurazione del pin del 7805 IC
Figura 4: configurazione del pin del regolatore di tensione 7805
• Pin 1 (input): È qui che si collega la tensione che non è stata ancora regolata.La tensione in arrivo deve essere almeno 2 V superiore all'uscita 5V desiderata.Quindi, per ottenere un'uscita 5V stabile, la tensione di ingresso deve essere almeno 7V.
• Pin 2 (terra): Questo pin si collega a terra (o tensione zero) del circuito.Serve come punto di riferimento sia per le tensioni di ingresso che di uscita.
• Pin 3 (output): Qui viene da dove proviene l'uscita 5V costante.L'output è in genere compreso tra 4,8 V e 5,2 V, ma è destinato a rimanere il più vicino possibile a 5 V.
Come funziona 7805 IC?
Figura 5: diagramma del circuito che mostra come funziona il regolatore di tensione 7805
All'interno dell'IC, diverse parti lavorano insieme per mantenere costante la tensione di uscita, anche se ci sono cambiamenti nella tensione o nel carico di ingresso.Ecco una semplice spiegazione di come ogni parte dell'IC funziona per mantenere quell'output costante.
Circuito di partenza
Il circuito di partenza è la prima parte ad attivare quando il 7805 è acceso.Il suo compito è assicurarsi che tutte le altre parti interne dell'IC siano pronte per iniziare a lavorare.Una volta applicata la potenza, questo circuito imposta tutto in movimento, consentendo al 7805 di iniziare a regolare la tensione.
Generatore attuale
Il generatore corrente gestisce la quantità di corrente fluisce all'interno dell'IC.Questa parte garantisce che gli altri componenti interni ottengano correttamente la giusta quantità di corrente.Aiuta l'IC ad adattarsi a diverse situazioni, come quando il carico sull'IC cambia, quindi può continuare a fornire prestazioni stabili.
Tensione di riferimento (diodo Zener)
Figura 6: simbolo del diodo Zener
Il 7805 utilizza un diodo Zener per creare una tensione di riferimento costante.Questa tensione di riferimento funge da guida che l'IC utilizza per assicurarsi che la tensione di uscita rimanga a 5 V.Il diodo Zener è scelto perché può mantenere una tensione coerente, che aiuta l'IC a confrontare e regolare la tensione di uscita secondo necessità.
Amplificatore di errore
L'amplificatore di errore è responsabile del controllo costante della tensione di uscita.Confronta la tensione di uscita effettiva con la tensione di riferimento impostata dal diodo Zener.Se la tensione di uscita non è esattamente 5 V, l'amplificatore di errore invia un segnale per effettuare le regolazioni.In questo modo, la tensione di uscita viene corretta in tempo reale, mantenendola stabile in condizioni mutevoli.
Series Pass Element (Transistor)
L'elemento di passaggio della serie, di solito un transistor, controlla la quantità di corrente che va all'output.Cambia la sua resistenza in base ai segnali che riceve dall'amplificatore di errore.Se la tensione di uscita inizia a passare al di sopra o inferiore a 5 V, il transistor regola il flusso di corrente per riportarlo al livello corretto.Durante questo, il transistor rilascia anche energia extra come calore, motivo per cui l'IC può diventare caldo durante l'uso.
Circuito di protezione termica
Il circuito di protezione termica aiuta a impedire all'IC troppo calda.Se la temperatura dell'IC aumenta troppo, il che può avvenire a causa di un uso pesante o di alte temperature esterne, questo circuito si interromperà per abbassare la corrente o addirittura chiudere temporaneamente l'IC.Questa funzione è importante per proteggere l'IC e assicurarsi che non venga danneggiato dal surriscaldamento.
Protezione dell'area operativa sicura (SOA)
La protezione dell'area operativa sicura (SOA) impedisce al 7805 di lavorare al di fuori dei suoi limiti sicuri.Questa protezione garantisce che l'IC non sia esposto a troppa tensione o corrente, il che potrebbe causare il fallimento.Se qualcosa va storto, come un corto circuito o un picco improvviso nella tensione di ingresso, questa protezione limiterà il funzionamento dell'IC per prevenire danni.Questa funzione aiuta l'IC durare più a lungo e a funzionare in modo più affidabile.
Gestire il calore nel 7805 IC
La gestione del calore nel regolatore di tensione 7805 può essere una sfida.Il 7805 riduce una tensione di ingresso più elevata a un'uscita da 5 V costante, ma quando la tensione di ingresso è molto più alta di 5 V, la tensione extra viene convertita in calore.Ad esempio, se l'ingresso è 15 V e la corrente è 0,5A, il regolatore produrrà 5 watt di calore.Questo può essere troppo calore per il 7805 da gestire senza raffreddamento, potenzialmente causando il surriscaldamento e il fallimento.
Per ridurre il calore, è meglio mantenere la tensione di ingresso vicino a 7V, che è il minimo richiesto per l'uscita 5V stabile.Più la tensione di ingresso è più vicina a 7V, minore è l'energia in eccesso che il regolatore ha bisogno per convertirsi in calore.Se è necessaria una tensione di ingresso più elevata, è possibile collegare un dissipatore di calore al 7805 per aiutarlo a raffreddarlo diffondendo il calore su una superficie più ampia.Più grande è il dissipatore di calore, meglio sarà a dissipare il calore e mantenere il regolatore all'interno di un intervallo di temperatura sicuro.
Caratteristiche del regolatore di tensione 7805 IC
Componenti esterni minimi
Una delle cose migliori del 7805 IC è che ha bisogno di pochissime parti extra per funzionare.Di solito, richiede solo due piccoli condensatori: uno sul lato di ingresso e uno sul lato di uscita.Questi condensatori aiutano a mantenere costante la tensione e ridurre eventuali cambiamenti improvvisi o rumore nella potenza.Poiché il 7805 non ha bisogno di molte parti extra, rende il design più semplice e riduce il costo.Questo lo rende un'ottima scelta per molti progetti.
Ampio intervallo di tensione di ingresso
Il 7805 può funzionare con una vasta gamma di tensioni di ingresso, da 7 V a 35 V.Ciò significa che può gestire la potenza da fonti diverse, anche se la tensione è più alta o inferiore al previsto.Finché la tensione di ingresso rimane all'interno di questo intervallo, il 7805 darà un'uscita da 5 V costante.Questa flessibilità lo rende utile per una varietà di situazioni in cui la potenza di input potrebbe non essere sempre la stessa.
Capacità attuale
Il 7805 può fornire fino a 1,5a di corrente, il che lo rende utile per i dispositivi che richiedono una moderata quantità di potenza, come piccoli motori o sensori.Può fornire in modo affidabile questa corrente a diverse parti elettroniche, ma la corrente effettiva dipende dalla quantità di calore che l'IC genera e dalla tensione di ingresso.Se diventa troppo caldo o la tensione di ingresso è troppo bassa, la corrente potrebbe essere ridotta.Tuttavia, per la maggior parte degli scopi, il 7805 può facilmente soddisfare le esigenze di potenza di molti dispositivi.
Corrente di standby bassa
Quando il 7805 non fornisce attivamente energia a un dispositivo, utilizza molto poca energia stessa, di solito intorno a 5 mA.Ciò significa che non spreca molta potenza, il che è particolarmente utile nei dispositivi che funzionano su batterie.Dal momento che non drena inutilmente energia, aiuta a rendere i sistemi più efficienti, specialmente nei progetti in cui l'energia di risparmio è una priorità.
Protezioni integrate
Il 7805 IC viene fornito con diverse caratteristiche di sicurezza che proteggono sia l'IC che i dispositivi che alimenta.Ha una protezione termica, che spegne l'IC se fa troppo caldo.Ha anche un limitatore di corrente integrato che impedisce a troppa corrente di fluire, proteggendo il circuito dai danni.Infine, può gestire cortocircuiti senza fallire, grazie alle sue misure di sicurezza interna.Queste protezioni integrate rendono il 7805 una scelta affidabile per molti progetti, anche in ambienti in cui le condizioni di potenza potrebbero cambiare inaspettatamente.
Vantaggi dell'utilizzo del 7805 IC
Facile da usare
Uno dei maggiori vantaggi del 7805 IC è quanto sia semplice lavorare.Hai solo bisogno di alcuni componenti aggiuntivi, come i condensatori, per stabilizzare le tensioni di ingresso e uscita.Questo semplifica l'istituzione, anche per le persone che hanno appena iniziato in elettronica.Il layout del pin è facile da capire: un pin per la tensione di ingresso, uno per terra e uno per l'uscita 5V.Questa semplicità significa che è possibile aggiungere rapidamente il 7805 a un circuito senza dover effettuare regolazioni complesse o gestire eventuali configurazioni complicate.
Caratteristiche di sicurezza
Il 7805 IC include caratteristiche di sicurezza integrate che lo proteggono dai danni.Una di queste funzionalità è la protezione termica, che spegne automaticamente l'IC se diventa troppo calda.Ciò impedisce a IC e altre parti nel circuito di essere danneggiata.Ciò è particolarmente utile in situazioni in cui il circuito potrebbe diventare troppo caldo o dove il raffreddamento è una preoccupazione.Un'altra caratteristica utile è la protezione del corto circuito.Se c'è un guasto nel circuito che causa un corto circuito, il 7805 limiterà la corrente che scorre attraverso di esso, proteggendo sia se stesso che il resto del circuito dal danno.Queste protezioni rendono la 7805 una scelta durevole e affidabile per molti progetti elettronici.
Applicazioni comuni
Il 7805 IC è ampiamente utilizzato nei circuiti che richiedono un alimentatore da 5 V stabile.Si trova spesso nei dispositivi che utilizzano bassa potenza, come progetti di microcontrollori, sistemi incorporati e molti tipi di sensori.Molti componenti elettronici, come i microprocessori, i display e i moduli di comunicazione, necessitano di 5 V costanti per funzionare correttamente.Il 7805 IC fornisce questa potenza stabile, che aiuta questi componenti a funzionare senza intoppi.Poiché è facile da trovare e funziona bene in una vasta gamma di applicazioni, il 7805 IC è affidabile sia ai professionisti che agli hobbisti nei loro progetti.
Applicazioni del regolatore di tensione 7805
Figura 7: alimentazione USB da 12v a 5V utilizzando il regolatore di tensione 7805
Il regolatore di tensione 7805 è un componente ampiamente usato in molti dispositivi elettronici.Il suo compito è quello di fornire un'uscita 5V stabile, che è utile per i circuiti che necessitano di un alimentatore costante.
Ad esempio, nei caricabatterie per telefoni cellulari, il 7805 aiuta a mantenere costante la tensione a 5 V, anche se la potenza proveniente dalla presa della parete cambia.Questo è importante per i dispositivi di ricarica in modo sicuro che richiedono una tensione coerente.Allo stesso modo, può essere trovato nei sistemi di alimentazione non interruzione (UPS), in cui aiuta a fornire una tensione costante ai circuiti che non possono permettersi interruzioni o gocce di potenza.
In dispositivi come i giocatori di media portatili, la tensione della batteria può fluttuare mentre si scarica, ma il 7805 assicura che i componenti interni ricevano ancora un 5 V costante, proteggendo il dispositivo da danni causati da improvvisi cambiamenti di potenza.I circuiti a bassa potenza, come quelli in piccoli progetti elettronici o gadget, fanno anche affidamento sul 7805 per fornire una tensione coerente.Questi circuiti possono contenere parti sensibili come microcontrollori e sensori, che potrebbero non funzionare o danneggiare se la potenza non è stabile.Il 7805 si assicura che l'output rimanga a 5 V, indipendentemente da ciò che accade con la potenza di input.
In alcuni casi, il 7805 può essere utilizzato nei circuiti che devono controllare il flusso di corrente.Sebbene sia progettato principalmente per regolare la tensione, se combinato con altre parti come resistori o transistor, può anche aiutare a regolare la corrente.Viene spesso utilizzato nei telecomandi a infrarossi per fornire la potenza stabile necessaria per l'invio di segnali.Anche i dispositivi di temporizzazione, come gli stop watch, beneficiano del 7805. Mantiene i componenti di clock interni funzionanti correttamente, garantendo che il dispositivo misura il tempo accuratamente fornendo una tensione coerente.
Ruolo dei condensatori in 7805 circuiti
Figura 8: circuito di regolazione della tensione con condensatori
I condensatori sono piccoli componenti elettronici che vengono spesso aggiunti ai circuiti con il regolatore di tensione 7805.Aiutano a rendere più fluida la tensione e ridurre il rumore elettrico indesiderato.Senza questi condensatori, l'output del regolatore potrebbe avere piccole variazioni di tensione, che potrebbero influire sulle prestazioni delle parti connesse.
Sul lato di ingresso del 7805, un condensatore con un valore di 0,33 µF viene in genere utilizzato per filtrare qualsiasi rumore proveniente dalla sorgente di alimentazione.Ciò diventa particolarmente utile se il regolatore viene posizionato a più di 10 pollici dall'alimentazione, poiché il rumore elettrico o i picchi possono essere più comuni su distanze più lunghe.Il condensatore assorbe queste fluttuazioni, garantendo che una tensione più costante venga erogata all'ingresso del 7805.
Sul lato dell'uscita, viene aggiunto un condensatore più piccolo, di solito circa 0,1 µF, per lisciare ulteriormente la tensione regolata.Anche se il 7805 fa un buon lavoro di stabilizzazione della tensione, possono comunque verificarsi alcune piccole modifiche.Questi cambiamenti potrebbero essere causati da fattori esterni o altre parti nel circuito.Il condensatore di output aiuta a filtrare queste piccole variazioni, garantendo che la tensione rimanga il più costante possibile a 5 V.Ciò fornisce un alimentatore più affidabile per i dispositivi sensibili alle variazioni di tensione, come i microcontrollori o altri componenti digitali che richiedono una potenza coerente per funzionare correttamente.
Conclusione
Il regolatore di tensione 7805 aiuta a mantenere costante l'alimentazione a 5 V, il che lo rende utile per molti diversi progetti di elettronica.È facile da usare, ha protezioni integrate e può essere trovato in una varietà di dispositivi, dai piccoli gadget a sistemi più complessi.Utilizzando il 7805, puoi aiutare a garantire che i tuoi dispositivi funzionino correttamente senza problemi di potenza.
Domande frequenti [FAQ]
1. Quanta tensione può gestire 7805?
Il regolatore di tensione 7805 può gestire una tensione di ingresso fino a 35 V, ma è più sicuro e funziona meglio se l'ingresso rimane tra 7 V e 25 V.Se la tensione di ingresso è troppo alta, può surriscaldarsi o danneggiare.
2. Qual è la tensione di AC nel 7805?
Il 7805 è progettato per regolare la tensione DC, non AC.È necessario convertire prima l'AC in DC usando qualcosa come un raddrizzatore prima di collegarlo al 7805.
3. Posso usare 7805 senza un condensatore?
Sì, puoi tecnicamente usare il 7805 senza condensatori, ma non funzionerà altrettanto bene.I condensatori aiutano a appianare la tensione e assicurarsi che l'uscita rimanga stabile.Di solito, un piccolo condensatore viene posizionato sull'ingresso (0,33 µF) e un altro sull'uscita (0,1 µF) per prestazioni migliori.
4. Come ridurre da 12v a 5 V usando 7805?
Per portare 12 V a 5 V, collegare l'ingresso 12V al perno di ingresso del 7805, collegare il perno di terra a terra e il 7805 ti darà 5 V dal suo pin di uscita.Non dimenticare di usare i condensatori per aiutare a mantenere costante la tensione.
5. Qual è il lavoro interno di 7805?
All'interno del 7805, ci sono piccole parti elettroniche come transistor, resistori e diodi di riferimento che lavorano insieme per mantenere la tensione di uscita a 5 V.Lo fa trasformando la tensione extra in calore, quindi l'uscita rimane stabile anche se la tensione di ingresso o il carico cambia.