Интегральные стабилизаторы напряжения. Часть 1.

Очень часто при изготовлении всевозможных электронных поделок приходится применять различного рода стабилизаторы напряжения. Самый простой вариант это интегральные стабилизаторы на основе специализированных микросхем. Широкое распространение получили стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением серий 78хх для стабилизации положительного напряжения и 79хх для отрицательного. Так же очень широко применяются микросхемы с возможностью установки выходного напряжения серий LM317 для плюса и LM337 для минуса.

Не вдаваясь глубоко в технические особенности работы данных стабилизаторов, хотел бы осветить один из важных аспектов, который, на мой взгляд, необходимо знать, применяя тот или иной вид стабилизатора.

Речь в данной статье пойдет о напряжении. Хотел бы подчеркнуть особенно, не только напряжение на выходе микросхемы, но и НАПРЯЖЕНИЕ НА ЕЕ ВХОДЕ имеет огромное значение. Перечисленные выше стабилизаторы, по своей природе являются понижающими, это означает, что напряжение на выходе всегда будет МЕНЬШЕ чем напряжение на входе.

Для нормальной работы стабилизаторов серий 78хх и 79хх судя по datasheet-ам ( это такие, условно говоря, листки в которых прописываются все характеристики электронных компонентов, их условия применения, хранения, транспортировки, монтажа и т.д.) напряжение на входе должно отличатся от напряжения на выходе не меньше чем на 2 вольта. Т.е. падение напряжения на самой микросхеме составляет 2 вольта (на английском данный параметр называется Dropout Voltage). Это означает, что производитель гарантирует стабильную работу своей микросхемы с сохранением всех ее параметров ТОЛЬКО при условии, что входное напряжение будет больше выходного на 2 вольта.

Для микросхем серий LM317 и LM337 данный параметр на прямую в datasheet не прописан, но его можно вычислить, если взглянуть на строку Reference Voltage.

Зная, что производитель заявляет диапазон выходных напряжений от 1,2В до 37В, а измерения проводит при входном напряжение от 3В до 40В, можно посчитать, что минимальное падение напряжения будет при минимальном выходном напряжении 1,2В и составит 1,8 вольт (3В-1,2В) и максимальное, соответственно при максимальном выходом напряжении 37В и составит 3 вольта соответственно. Для всех остальных выходных напряжений из этого диапазона параметр Dropout Voltage будет находиться внутри этого диапазона, и зависеть от условий эксплуатации микросхемы.

Что это означает на практике, применительно к работе данных интегральных стабилизаторов в бортовой сети автомобиля? А означает это то, что для того чтобы получить на выходе любой из вышеперечисленных микросхем напряжение, например, 12 вольт, на ее вход необходимо подать напряжение не ниже 14 вольт, только тогда данная микросхема будет работать именно так, как она должна по данным производителя.

Но здесь возникает небольшая проблема, при выключенном двигателе полностью заряженный аккумулятор выдает всего 12,5 вольт, что автоматически означает, что при включенном зажигании и не работающем двигателе микросхема работать нормально не будет(((.

При заведенном же двигателе, исправный генератор выдает 14,5 вольт, что достаточно для работы любой из этих микросхем при её стандартной схеме включения (о схемах включения я планирую рассказать в другой раз).

Какие выходы из подобной ситуации можно предложить. Первое что приходит на ум, это использовать стабилизаторы на 9 или 10 вольт, т.е. 7809, 7810. Или если говорить о LM317, то необходимо устанавливать напряжение на уровне 10 вольт.

Может возникнуть вопрос, как поступить, если 10 вольт мало, а необходимо именно 12 вольт, независимо от того, заведен двигатель или нет.

Если возникает такая ситуация, то необходимо использовать специальные серии микросхем с низким падением напряжения (low dropout voltage). Например, существует микросхема 78R12, у которой максимальное падение напряжение составляет всего 0,5 вольта и, если аккумулятор исправен и полностью заряжен, то можно без особых проблем получить требуемые 12 вольт на выходе стабилизатора в независимости от того заведен двигатель или нет.

Всем удачи на дорогах!