Джерела живлення
Стежний стабілізатор ±15 V, 1 A з даташита TI LM79xx: LM7915, підстроєний рівно на −15 V, і LM7815, виводом GND якого керує ОП LM307, тож додатна шина дзеркально повторює від'ємну.
Огляд схеми
Клікніть на будь-який компонент схеми вище, щоб переглянути його параметри, номінал і призначення.
Це рисунок 8 з даташита Texas Instruments LM79XX (SNOSBQ7C) — двополярне джерело для схем на ОП та аудіосхем, яким потрібні однакові додатна й від'ємна шини. Шини формують два фіксовані стабілізатори: LM7915 для −15 V і LM7815 для +15 V (TI малює його як LM340T-15, який даташит LM340 специфікує разом із LM7815). Самі по собі дві шини можуть відрізнятися на 1,2 V, бо кожен стабілізатор гарантує точність лише в межах 4% (від 14,4 V до 15,6 V). Схема усуває цю різницю у два кроки: підстроювальний резистор встановлює від'ємний вихід рівно на −15,0 V, а ОП зсуває вивід GND додатного стабілізатора, доки дільник на резисторах 1% між шинами не покаже 0 V, — це змушує додатну шину мати той самий модуль. Обмежувальні діоди не дають жодному виходу піти в протилежну полярність. Нестабілізовані входи ±VIN надходять від окремого випрямляча з фільтром (TI вимірював пульсації з вхідними конденсаторами 3000 µF); їх не показано.
| Стабілізована вихідна напруга | +15 V і −15 V зі стеженням; до 1 A (TI, рисунок 8) |
|---|---|
| Нестабільність за навантаженням при ΔIL = 1 A | 40 mV (−15 V), 2 mV (+15 V) (таблиця до рисунка 8 TI) |
| Пульсації на виході | 100 µVrms при CIN = 3000 µF, IL = 1 A (таблиця до рисунка 8 TI) |
| Шум на виході | 150 µVrms, 10 Hz ≤ f ≤ 10 kHz (таблиця до рисунка 8 TI) |
| Температурна стабільність | 50 mV (таблиця до рисунка 8 TI) |
| Діапазон вхідної напруги | +VIN від 17,7 V до 35 V (LM7815, TI SNOSBT0L); −VIN від −17,5 V до −35 V (LM7915, TI SNOSBQ7C) |
| Діапазон підстроювання виходу | ≈ ±0,7 V (розраховано з R1, R2 і шин ±15 V) |
| Збіг шин | Визначається допуском R4 і R5 (на схемі 1%) |
U1 (LM7815) знижує +VIN до +15 V, а U2 (LM7915) стабілізує −VIN на рівні −15 V. COMMON — точка 0 V між шинами, спільна з навантаженням. Кожен стабілізатор тримає свій вихід на фіксованих 15 V від власного виводу GND, і в цій схемі жоден із виводів GND не з'єднано прямо з COMMON: саме це дає змогу підлаштовувати обидва виходи.
Вивід GND стабілізатора U2 під'єднано до COMMON через R1 (50 Ω). R3 увімкнено між двома виходами, і його повзунок подає струм через R2 (1 kΩ) у R1, піднімаючи або опускаючи вивід GND, а разом із ним і вихід −15 V. Коли повзунок у крайньому положенні, зсув становить приблизно:
ΔVGND ≈ ± VW (R1) / (R1 + R2) = ± 15 V × (50\,Ω) / (1050\,Ω) ≈ ± 0.71 VВласний струм виводу GND стабілізатора, типово 1,5 mA, теж тече через R1 і додає близько 75 mV; підстроювання компенсує й це. R3 встановлюють так, щоб на виході було рівно −15,0 V.
R4 і R5, обидва 10 kΩ 1%, утворюють дільник між +15 V і −15 V. LM307 порівнює його середню точку (вивід 2) з COMMON (вивід 3) і керує виводом GND стабілізатора U1 з виводу 6. Якщо додатна шина зависока, середня точка піднімається вище 0 V, вихід ОП знижується і тягне U1 вниз на ту саму величину. Петля встановлюється, коли середня точка на 0 V:
V+ = -V- × (R4) / (R5)Коли R4 = R5, додатний вихід дорівнює модулю від'ємного, тож підстроювання R3 задає обидві шини. TI зазначає, що точність збігу виходів визначає допуск R4 і R5. Вихід ОП зміщується лише на різницю між власною вихідною напругою LM7815 (від 14,4 V до 15,6 V) і цільовою, і він має приймати струм споживання U1 — до 8 mA.
C1 і C2 (по 25 µF) стоять на виходах. TI вимагає вихідного конденсатора для стабільності LM79xx: 1 µF твердотільний танталовий або 25 µF алюмінієвий електролітичний. D1 і D2 (1N4001) у нормальному режимі зміщені у зворотному напрямку; TI малює їх, не пояснюючи призначення. Якщо один із виходів тягнуть за COMMON у бік протилежної полярності — наприклад, коли один стабілізатор запускається раніше за інший, а між шинами ввімкнено навантаження, — діод відкривається й обмежує зворотну напругу на цьому стабілізаторі приблизно одним падінням на діоді.
C4 і C5 потрібні, лише якщо фільтрувальні конденсатори джерела нестабілізованої напруги розташовані далі ніж за 3 дюйми (близько 7,6 cm). LM7815 потребує щонайменше 17,7 V для своєї специфікації нестабільності за напругою і витримує не більше 35 V; LM7915 у тестах нестабільності за напругою специфіковано від −17,5 V до −30 V, і він витримує −35 V. Кожен стабілізатор розсіює спад напруги на ньому, помножений на струм навантаження:
PD = (VIN - VOUT) × IOUT = (20 V - 15 V) × 1 A = 5 WЗа такої потужності обом стабілізаторам потрібні радіатори.
ОП тримає середню точку R4/R5 на 0 V, тож додатну шину задають від'ємна шина та співвідношення резисторів.
| Символ | Параметр | Типове значення |
|---|---|---|
| R4 | Верхній резистор дільника | 10kΩ |
| R5 | Нижній резистор дільника | 10kΩ |
| V − | Від'ємний вихід | -15V |
| V + | Додатний вихід | 15V |
Зсув виводу GND стабілізатора U2, а отже й виходу −15 V, коли повзунок R3 у крайньому положенні. Власний струм виводу GND стабілізатора не враховано.
| Символ | Параметр | Типове значення |
|---|---|---|
| VW | Напруга повзунка в крайньому положенні | 15V |
| R1 | Опорний резистор підстроювання | 50Ω |
| R2 | Резистор подачі підстроювання | 1000Ω |
| Δ VGND | Діапазон підстроювання (розрахунок) | 0.71V |
Тепло в кожному стабілізаторі; вхідна напруга 20 V — приклад.
| Символ | Параметр | Типове значення |
|---|---|---|
| VIN | Модуль вхідної напруги (приклад) | 20V |
| VOUT | Модуль вихідної напруги | 15V |
| IOUT | Струм навантаження | 1A |
| PD | Розсіювана потужність (розрахунок) | 5W |
Усі деталі, потрібні для складання цієї схеми. Оберіть позиційне позначення, щоб переглянути елемент на схемі.
| Позн. | Компонент | Номінал | Корпус | Роль у схемі | Довідка |
|---|---|---|---|---|---|
| Стабілізатор додатної напруги На рисунку 8 TI — LM340T-15. Той самий даташит TI (SNOSBT0L), що й для LM7805. | LM7815 | TO-220 | Стабілізатор +15 V | — | |
| Стабілізатор від'ємної напруги На рисунку 8 TI — LM7915CT. | LM7915 | TO-220 | Стабілізатор −15 V | — | |
| Операційний підсилювач | LM307 | DIP-8 | Підсилювач стеження | — | |
| Резистор | 50Ω | Axial / 0805 | Опорний резистор підстроювання | — | |
| Резистор | 1kΩ | Axial / 0805 | Подача підстроювання | — | |
| Підстроювальний резистор | 5kΩ | Trimmer | Підстроювання виходу на −15,0 V | — | |
| Прецизійний резистор | 10kΩ 1% | Axial / 0805 | Дільник стеження | — | |
| Прецизійний резистор | 10kΩ 1% | Axial / 0805 | Дільник стеження | — | |
| Алюмінієвий електролітичний конденсатор Найближчий поширений номінал — 22 µF. Номінальна напруга вища за 15 V. | 25µF | Radial | Вихід +15 V | — | |
| Алюмінієвий електролітичний конденсатор + до COMMON. Потрібен для стабільності LM79xx. | 25µF | Radial | Вихід −15 V | — | |
| Алюмінієвий електролітичний конденсатор Лише якщо фільтрувальні конденсатори далі ніж за 3 дюйми. Номінальна напруга вища за +VIN. | 25µF | Radial | Блокування +VIN | — | |
| Алюмінієвий електролітичний конденсатор + до COMMON. Лише якщо фільтрувальні конденсатори далі ніж за 3 дюйми. | 25µF | Radial | Блокування −VIN | — | |
| Випрямний діод 1N4007 працює так само; у нього лише вища допустима зворотна напруга. | 1N4001 | DO-41 | Обмежувач +15 V | Випрямний діод: розпіновка та даташит | |
| Випрямний діод 1N4007 працює так само; у нього лише вища допустима зворотна напруга. | 1N4001 | DO-41 | Обмежувач −15 V | Випрямний діод: розпіновка та даташит |
Пастки, на які натрапляють під час реального складання, і як їх уникнути.
Жоден фланець не з'єднаний з COMMON. Фланець LM7915 — це його вхід −VIN, а фланець LM7815 — його вивід GND, який у цій схемі є виходом ОП. Якщо прикрутити обидва до одного металевого радіатора чи заземленого корпусу без ізоляції, −VIN, вихід ОП і COMMON замкнуться між собою.
Ізолюйте кожен стабілізатор слюдяною або силіконовою прокладкою та ізолювальною втулкою або дайте кожному окремий ізольований радіатор.
У корпусі TO-220 виводи LM7815 ідуть як INPUT, GND, OUTPUT, а виводи LM7915 — як GND, INPUT, OUTPUT. Якщо скопіювати розводку додатного стабілізатора для від'ємного, його вхід і земля поміняються місцями.
Перед паянням звірте кожну деталь зі схемою підключення з її власного даташита (TI SNOSBT0L §5, TI SNOSBQ7C, рисунок 1).
Кожен стабілізатор розсіює (VIN − VOUT) · IOUT, тобто близько 5 W при 1 A від 20 V. Без радіатора стабілізатор нагрівається, доки тепловий захист не зменшить вихід.
Тримайте запас вхідної напруги невеликим, але вищим за мінімум, і розраховуйте радіатор на реальний струм навантаження.
Додатна шина повторює від'ємну через R4 і R5. Розбіжність між ними на 1% дає приблизно 1% різниці між модулями шин.
Використовуйте для R4 і R5 резистори з допуском 1% або точніші, а якщо шини мають збігатися дуже точно — підібрані пари.
Зібрали, змоделювали чи переглянули цю схему? Підтвердьте її або повідомте про неправильний компонент, номінал чи з’єднання.
Відкриває публічну форму на GitHub, де цю сторінку вже вказано; потрібен безкоштовний акаунт GitHub. Як працюють звіти й підтвердження
Номінальне живлення 9 V → 5 V на ST L7805CV із вхідними й вихідними блокувальними конденсаторами, діодом розряду та LED-індикатором. Наведено умовні характеристики й теплові розрахунки.
Високоефективний імпульсний понижувальний стабілізатор на 150 kHz, що забезпечує стабілізовану вихідну напругу 5V за струму навантаження до 3A від джерела 7V–40V DC з мінімальною кількістю зовнішніх компонентів.
Схема регулювання постійної напруги на TI LM317KCS із номінальним входом 12V. Розрахункові установки до 9V зберігають рекомендований запас 3V; допустимий струм потребує розрахунку навантаження й теплового балансу.