Аккумуляторы и батареи обеспечивают фиксированное и постоянное питание в течение долгого времени. Но в некоторых случаях схемам приходится, очень часто, работать с более низкими напряжениями питания, именно для того, чтобы не сжечь установленные на них электронные компоненты.
В предыдущей статье мы рассмотрели простые способы генерации и получения бесплатной электроэнергии, а в этой статье мы рассмотрим простой способ понижения напряжение питания до желаемого значения.
Предположим, вы хотите запитать электронную схему на 5 В, но у вас есть только источник напряжения на 12 В. Если подключить электронную схему напрямую к аккумулятору, то она, скорее всего, сгорит из-за подаваемого высокого напряжения.
Существует несколько способов снижения напряжения питания до желаемого значения. Метод, рассмотренный в этой статье, несомненно, является наиболее точным и дает наилучшие результаты благодаря простоте своей конструкции.
Регуляторы
Регуляторы — это электрические компоненты, которые дают возможность снижать подаваемое на них напряжение питания до фиксированной и постоянной величины. Очевидно, что входное напряжение должно быть немного выше, чем то, которое вы хотите получить на выходе, так как эти регуляторы способны только понижать электрическое напряжение, но не повышать его.
Речь идет о контроллерах семейства 78ХХ, интегральных схемах, которые внешне очень просты, поскольку имеют всего 3 вывода, но внутри они оснащены сложной электронной схемой. Эти интегрированные компоненты, как упоминалось выше, оснащены тремя ножками (выводами). Первый – это вход, на который подается пониженное напряжение. Второй — выход, с которого напряжение понижается и доводится до нужного значения. Третий – земля, который должен быть соединен с землей цепи.
Например, при использовании интегральной схемы с кодом 7805 получается фиксированное и постоянное значение напряжения ровно в 5 раз, как показано на картинке ниже. На интегральную схему необходимо подать напряжение выше 5 В, например, 12 В или 17 В.
Эти трехвыводные микросхемы очень просто использовать, а выдерживают они максимальный ток 1,5 А. При подключении больших ламп рекомендуется монтировать металлический радиатор, как показано на картинке ниже, для охлаждения компонента во время работы, так как регулятор имеет свойство сильно нагреваться.
Питание 5-вольтового радио
Предположим, вы хотите запитать магнитолу, которая работает с фиксированным номинальным напряжением 5 В, а у нас есть только источник питания на 12 В, взятый, например, от аккумулятора папиной машины. Для этого достаточно создать электрическую схему, как показано на картинке ниже.
Как видно из схемы, положительный полюс аккумулятора (тот, который практически несет напряжение 12 В) подключен к входному выводу 7805, расположенному слева от интегральной схемы. Земля подключается непосредственно к отрицательному полюсу батареи, который в данном случае представляет собой общий возврат цепи. Выход 5 В берется с правого вывода, т.е. с выхода интегральной схемы. Измерение с помощью тестера показывает, что напряжение питания точно равно 5 В, благодаря работе внутренней схемы интегральной схемы с очень высокой точностью, несмотря на то, что основное напряжение питания составляет 12 В.
Регулятор отлично работает сам по себе, без каких-либо дополнительных компонентов. Но во избежание помех и автоколебаний, удобно подключить два конденсатора по 100 нФ между входной и выходной клеммами и землей, как указано на схеме подключения.
В следующей таблице показаны различные модели регуляторов. По таблице легко найти выходное напряжение интегральной схемы; просто прочитайте две последние цифры указанные на модели:
Когда разница между входным и выходным напряжением велика
В электронике, чем больше разница напряжений между двумя контактами, тем больше вырабатывается энергии. Иногда полезно использовать два или более стабилизатора в каскаде, когда входное напряжение намного выше желаемого выходного напряжения. Использование двух или трех регуляторов помогает распределить тепловыделение и тепло по различным регуляторам, как показано на картинке ниже.
Два решения снижают напряжение с 20 В до 5 В. В схеме слева используется только регулятор 7805, который отвечает за снижение всего напряжения, в то время как в схеме справа используются 7815, 7812 и 7805 в каскаде (последовательно). В первом случае необходимо использовать радиатор, а схема имеет следующее рассеивание:
- рассеивание 7805: 7,6 Вт.
В этом случае регулятор перегревается и превышает максимально допустимую температуру, тем самым расплавляя себя. Во втором случае радиатор не нужен, так как тепло распределено по трем устройствам, а схема имеет следующие рассеивания для его правильного функционирования:
- рассеивание 7815: 2,6 Вт;
- рассеивание 7812: 1,6 Вт;
- рассеиваемая мощность 7805: 3,5 Вт.
Итог
Дети найдут приложения с такими интегральными схемами очень полезными, потому что они очень просты и дешевы. Даже если существуют другие методологии, даже более точные и сложные, чем эта, в большинстве схем сегодня все еще используются эти регуляторы. Эти ИС защищены от обратной полярности, перегрузок по току и высоких температур. Случайно повредить их достаточно сложно.
С Уважением, МониторБанк