Что означают конденсаторы на входе и выходе регулятора напряжения LM7805?

8

Пожалуйста, поймите, что я действительно новичок в электронике.

Я нашел действительно хорошую тему о том, как создать 5 В постоянного тока из источника питания 9 В. Все в порядке. Но для того, чтобы сгладить пульсации, автор использует два конденсатора, чтобы сгладить значения перед регулятором напряжения, и добавить еще один после вывода напряжения.

Чего я не понимаю, так это того, что конденсатор расположен параллельно регулятору напряжения. Не так, как я ожидал увидеть. Так что я действительно не понимаю, как вы можете использовать сглаженные выходные значения, так как на принципиальной схеме кажется, что прямой выход идет на землю.

Я знаю, что когда конденсаторы последовательно, вы добавляете их значения. Но входной контакт регулятора напряжения, кажется, находится на одной клемме, а конденсатор - на другой. Какую пользу может принести стабилизатор напряжения от конденсатора?

Я знаю, что то, что я говорю, совершенно неверно, и принципиальная схема правильна. Но я могу понять, как работает эта схема?

Вот схема.

схематический

Кстати, вы знаете, где я могу найти учебник, объясняющий, как читать схемы? Есть много тем, объясняющих электронику, но я не нашел никакой ценной ссылки для объяснения электронных схем.

Мистер Бонжур
источник
Это схема, а не схема.
Адам Лоуренс

Ответы:

12

Боюсь, вам нужно пересмотреть конденсаторы.

Я знаю, что когда конденсаторы находятся в последовательном соединении, вы добавляете их значения.

Когда конденсаторы параллельны , их значения добавляются

Не так, как я ожидал увидеть.

Грубо говоря, конденсатор имеет «бесконечный» импеданс при постоянном токе. Таким образом, если бы конденсатор был последовательно подключен к выходу регулятора, через него мог проходить только переменный ток. Таким образом, нагрузка не будет иметь постоянного напряжения, только переменное напряжение. Это просто противоположность того, что мы хотим.

Когда конденсатор помещают поперек (параллельно с) на выходе регулятора и землю, конденсатор представляет собой (надеюсь) низкий импеданс для переменного тока через конденсатор и землю, «маневровый» пульсирующий ток вокруг нагрузки , таким образом , уменьшая напряжение переменного тока через Загрузка.

Но для постоянного тока конденсатор эффективно разомкнут, поэтому на нагрузке появляется полное постоянное напряжение. Это как раз то, что мы хотим.

Альфред Центавра
источник
Я как раз собирался нажать на пост с моим ответом, ваш очень похож и гораздо более красноречив.
Джефф Лангемайер
Привет, Альфред, спасибо тебе за ответ. Если я правильно понимаю, конденсатор блокирует постоянный ток при последовательном подключении (это то, что вы просто помните меня). Но если конденсатор находится в одной ветви, и я проверяю напряжение в другой ветви (как с регулятором), то все равно будет сглажено? Я думал, что сглаженный вывод будет в конце узла ветвей.
Мистер Бонжур
5

Прежде всего, эти конденсаторы предназначены не для сглаживания пульсаций, а для поддержания стабильности регулятора. Вы говорите, что вы новичок в электронике, поэтому (пока), просто примите это как факт, что они должны быть там. :-)

Регулятор 78xx работает примерно так. Между регуляторами IN и OUT в регуляторе установлен биполярный транзистор, который можно представить как переменный резистор. Вместо этого вы можете просто установить фиксированный резистор (оставив контакт GND открытым) и рассчитать его сопротивление как R = (VIn-VOut) / IOut. Жаль, что вы обычно не знаете ни IOut, ни VIn, так как оба могут различаться в зависимости от работы схем. Поэтому вам нужен механизм, который бы устанавливал сопротивление в соответствии с изменениями этих переменных. Этот механизм называется отрицательной обратной связью по напряжению. В интегральной схеме регулятора имеется сложная схема, которая измеряет выходное напряжение (напряжение между выводами OUT и GND) и сравнивает его с внутренним стабильным источником напряжения (опять же, на данный момент, все равно, откуда это напряжение). Если регулятор обнаруживает падение напряжения на выходе (т.е. Вы подключаете еще один светодиод на выходе), он больше открывает транзистор, понижая его сопротивление и подает больший ток на нагрузку. Когда вы уберете дополнительную нагрузку, напряжение повысится, и регулятор закроет транзистор, отсекая перенапряжение.

Для идеального регулятора не потребуются какие-либо конденсаторы, но есть некоторые свойства реальной схемы, которые делают ее нестабильной (колебания напряжения будут появляться на выходе). Вот почему вам нужно правильно установить заглушку на входе и выходе; просто следуйте инструкциям и (важно!) разместите конденсаторы как можно ближе к ИС.

Надеюсь это поможет. :)

Ладислав
источник
these capacitors aren't there for smoothing the ripple, but to maintain stability of the regulatorРазве это не то же самое, особенно в этом случае?
Прохожий
Я считаю, что это не так. Что касается «сглаживания пульсации», я представляю работу, которую выполняет конденсатор в обычном 50-Гц выпрямителе с диодами (удерживая выходное напряжение, пока входное напряжение меньше или даже отрицательно). Это ИМО цель, которую ОА фактически подразумевает под этим термином. С другой стороны, особенно выходной конденсатор 7805 больше связан с частотными и фазовыми свойствами контура обратной связи. 7805 не предназначен для выработки переменного тока на выходе, в отличие от трансформатора. Но, возможно, это просто вопрос терминологии.
Ладислав
Спасибо за ответ. Я действительно вижу свои недостатки в электронике! Похоже, мне понадобится более 10 лет, чтобы понять, как работают все эти компоненты ...;)
Мистер Бонжур
1

Ладислав был прав. Существуют ситуации, когда регулятор может колебаться, и он имеет меньшее отношение к связанному шуму (например, от длинных проводов) и больше связан с устойчивостью контура управления внутри регулятора.

Если вы используете регулятор, который использует элемент пропуска NPN (более старый / классический стиль), то вы, вероятно, можете избежать неприятностей, поскольку это довольно стабильная топология. Однако линейные регуляторы с малым выпадением (LDO) становятся все более популярными по уважительной причине, и в них используется элемент прохода PNP. Топология с проходным элементом PNP или PMOS требует большей компенсации, чтобы сделать его стабильным. Скорее всего, вы увидите колебания с регулятором LDO, если не будете осторожны.

Вот отличное замечание по применению: http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=snoa842

agentaero
источник
-3

Я считаю, что приведенные выше ответы не подходят.

Вот что я думаю:

  1. Конденсатор на входе: используется для устранения электрических помех в случае, если вспомогательный блок, содержащий эту ИС регулятора, находится на расстоянии от главного трансформатора в системе. Длина провода, действующего как антенна, привлекает шум переключения, шум двигателя и т. Д. Эта входная емкость помогает устранить это.

  2. Конденсатор на выходной стороне: используется для устранения переходных процессов, вызванных переключением выходов Totem Pole на цифровых микросхемах, которые могут быть подключены на выходе. Знайте, что если на выходе полюса тотема, если оба транзистора в последовательности на полюсе тотема включены одновременно даже на небольшой момент, это создает кратковременное короткое замыкание, действующее как отрицательный идущий (но не отрицательный) переходный импульс, эффективно притягивающий напряжение регулятора в ноль. Предположим, что многие такие ICS подключены к o / p. В таком случае происходит переходное распространение этого нежелательного сигнала. Конденсатор на выходной стороне используется для устранения переходных процессов, вызванных переключением выходов Totem Pole на цифровых микросхемах.

Манджунатх Пай Х
источник
Другие ответы совершенно правильны. Без выходного конденсатора регулятор мог колебаться, даже если нагрузка не вводила переходные процессы. Переходные нагрузки лучше обрабатываются обходными конденсаторами рядом с нагрузками, которые их генерируют. Кроме того, вы не можете решить неправильное представление OP о параллельных и последовательных конденсаторах.
Фотон
Буду признателен, если вы скажете мне, почему регулятор колеблется?
Манджунатх Пай Х
Прочитайте ответ Ладислава, он хорошо объясняет цикл управления. Как и в любом контуре управления, если фаза поворачивается на 180 градусов до того, как коэффициент усиления разомкнутого контура опустится ниже 1, она будет колебаться. Многие линейные регуляторы сконструированы таким образом, что для предотвращения этого условия требуется внешний выходной конденсатор.
Фотон
Извините, что ваш ответ неясен
Манджунат Пай Х
Попробуйте сами. Сделайте линейный регулятор в вашем любимом симуляторе и проверьте условия стабильности. Затем добавьте выходной конденсатор и посмотрите, как они меняются.
Фотон