78xx är en familj av första generationens tre-terminala linjära integrerade positiva spänningsregulatorer . Basfamiljen 78xx inkluderar mikrokretsar för nio fasta utspänningar från +5 till +24 volt, betecknade med fyrsiffriga koder 7805, 7806 ... 7824 (det tredje och fjärde tecknet är utspänningen). μA78G IC (inget digitalt suffix) är en justerbar fyrpolig spänningsregulator för +5 ... +30 V. Den tillåtna inspänningen är begränsad till +35 V (40 V för 7824), den tillåtna utströmmen för IC:en i TO-220- paketet är begränsat till 1 A. Kretsen har ett inbyggt skydd mot överhettning och inbyggt enkelsidigt skydd av utgångstransistorn mot överbelastning.
Det finns en relaterad 79xx- familj för negativa spänningsregulatorer. De integrerade kretsarna 78xx och 79xx kan användas tillsammans för att ge både positiva och negativa matningsspänningar på samma krets.
De första IC:erna i denna familj släpptes i början av 1970-talet av Fairchild Semiconductor under beteckningarna μA7805 ... μA7824, och var en utveckling av Robert Widlars LM109 IC . Därefter bemästrades utgåvan av 78xx av olika tillverkare. För närvarande (2012), förutom den grundläggande 7805-familjen, tillverkas dess varianter för högre och lägre utströmmar (78xxM, 78xxL och andra) i TO-220, TO-92, SOP8L, D2PAK-paket.
De bipolära IC:erna i 78xx-familjen är tillverkade med hjälp av plan epitaxialteknologi , optimerad för produktion av högeffekttransistorer. IC använder npn-transistorer med hög effekt och låg ström, sido-pnp-transistorer (i strömkällan), en substrat-pnp-transistor (i felförstärkaren), ytzenerdioder (zenerdioder) och resistanser från 0,2 ohm (utgångsström). sensor) till 20 K. Ett enda lager av aluminium , som förbinder dessa komponenter, har en tjocklek på upp till 1 mikron. Chipets yta beror på den maximala utströmmen: "stora" militärseriekristaller för strömmar på 1-1,5 A har en storlek på 1,6 × 1,7 mm (67 × 73 mil ) eller 2 × 2 mm (80 × 80) mils ) vid tjocklek 0,3 mm (12 mils) [1]
Alla IC i familjen är byggda enligt samma kompensationsstabilisatorschema. Schematiska diagram av IC:er för olika spänningar skiljer sig i värdet på det övre motståndet i utgångsspänningsdelaren, kretsdiagram av IC:er för olika utströmmar skiljer sig i motståndet hos utgångsströmsensorn (från 0,2 till 2 ohm). Värdena för andra resistanser i IC från olika underfamiljer av olika tillverkare kan skilja sig obetydligt. Den grafiska representationen av kretsscheman är vanligtvis extremt förenklad. En kretstransistor kan faktiskt bestå av många parallellkopplade transistorstrukturer, ett motstånd - av flera seriekopplade motstånd och process-zenerdiodbyglar kopplade parallellt med dem . Diagrammen indikerar vanligtvis inte de viktigaste parametrarna för "analoga" transistorer - de relativa områdena för deras emitterövergångar.
Kretsens reglerande (genomsläpp ) element är en sammansatt Darlington-transistor av en npn-struktur (T15, T16), ansluten av en emitterföljare , en referensspänningskälla är ett bandgap enligt en modifierad Widlar-krets. Spänningsåterkopplingen stängs genom en spänningsdelare (R20, R21) ansluten mellan den gemensamma ledningen och utgången på kretsen. Den nedre resistansen för denna delare (R21) är vanligtvis 4 kΩ, den övre (R20, från 1 till 21 kΩ) beror på stabiliseringsspänningen (från 5 till 24 V). Felförstärkaren jämför spänningen vid mittpunkten av delaren med spänningen vid utgången av bandgapet; om spänningen vid mittpunkten avviker från det önskade värdet (+4,0 V, och i lågeffekt IS 78Lxx 2,5 V), så korrigerar förstärkaren strömmen i utgångstransistorn genom att shunta en stabil strömkälla till T11.
I strömkretsar av underfamiljerna 78xx, 78Mxx och liknande är en enkelsidig krets implementerad för att skydda utgångstransistorerna från att gå utanför det säkra operationsområdet (OBR) vad gäller ström och spänning. Med små spänningsfall mellan ingången och utgången (upp till 10 V), arbetar T14-transistorn i strömbegränsarläget: om spänningsfallet över sensorn (R16) överstiger cirka 0,6 V (spänning vid den öppna bas-emitterövergången, U be ), öppnar T14 mjukt och shuntar (men avbryter inte) basströmmen för reglertransistorn. För stora spänningsfall mellan ingång och utgång minskar strömtröskeln linjärt. Eftersom tröskeln Ube minskar med ökande temperatur, minskar också svarströskeln med ökande temperatur. I lågeffekts IC:er i 78Lxx-underfamiljen tas inte hänsyn till ingångs-utgångsspänningen, skyddskretsen reagerar endast på utströmmen.
Överhettningsskyddskretsen är placerad "uppströms" och fungerar oberoende av OBR-skyddet: vid en kristalltemperatur på cirka +125 ° C sjunker spänningen vid de seriekopplade emitterövergångarna T2, T3 så mycket att skyddskretsen avlyssnar kontrollen av utgångstransistorn, och utgångsspänningen faller.
Den inbyggda substratdioden skyddar kretsen från effekten av omvänd ström som flyter från utgången till ingången under normal avstängning av enheten, så det är vanligtvis inte nödvändigt att skydda mikrokretsen med en extern omvänd diod. Vissa tillverkare specificerar egenskaperna hos den inbyggda frihjulsdioden uttryckligen: till exempel, i NCP7800-familjen av IC:er är den ohmska resistansen för den omvända kretsen 1 Ω, och den begränsande backströmmen i en kort (flera ms) puls bör inte överstiga 5A ( dc omvänt strömflöde anges inte). Denna marginal kanske inte räcker om ingångskretsen omedelbart kortsluts, till exempel när tyristorskyddet för strömförsörjningen utlöses. I kretsar där sådan kortslutning är möjlig och där betydande kapacitanser är anslutna till utgången på IC 78xx, är det nödvändigt att skydda mikrokretsarna med externa omvänt kopplade dioder.
Det finns inget ingångsöverspänningsskydd. Överskott av inspänning kan dämpas genom att inkludera ett förkopplingsmotstånd vid ingången på IC 78xx - förutsatt att den minsta strömmen som flyter genom detta motstånd under värsta tänkbara förhållanden är tillräcklig så att spänningen vid IC-ingången aldrig stiger över det tillåtna maximum.
Minsta spänningsfall U pd.min. mellan ingången och utgången på 78xx, där kretsen förblir i drift, är lika med summan av spänningsfallen på de fyra komponenterna i kretsen, varav två styr utströmmen och de andra två direkt passerar utströmmen genom dem:
Om man försummar den första komponenten (U ke.nas. T11), kan vi anta att vid maximal driftström U pd.min. lika med tre U be , och vid strömmar många gånger mindre än gränsströmmen - två U be . Var och en av dessa Ube ökar olinjärt med ökande ström och minskar linjärt med ökande temperatur. Bäst när det gäller att minimera U pd.min. förhållanden observeras vid låga utströmmar och vid högsta tillåtna temperatur (+125 ° C) - under dessa förhållanden U pd.min. är ca 1,0 V. Under de sämsta förhållandena (maxström vid lägsta temperatur) U pd.min. sträcker sig från 2,0 till 2,5 V. Det är dessa, sämst, värdet på U pd.min. och ges i korta referensdata.
I dokumentationen från amerikanska tillverkare kan parametern V do ( engelsk dropout voltage , analog av U pd.min. ) definieras på olika sätt. Vanligtvis definieras V do som ingångs-utgångsspänningsfallet vid vilket utspänningen faller 100 mV under den normala stabiliseringsspänningen för en given temperatur och/eller ström - det vill säga redan i stabiliseringsfelläget.
De vanligaste alternativen är: 7805, 7806, 7808, 7809, 7810, 7812, 7815, 7818 och 7824. De mest använda är 7805, eftersom de låter dig driva de flesta TTL- komponenter. Vissa tillverkare producerar också mindre vanliga alternativ, till exempel är lågeffekts LM78Mxx (500mA) och LM78Lxx (100mA) tillverkade av National Semiconductor . Det finns även versioner med lite annorlunda spänning: LM78L62 (6,2 volt) och LM78L82 (8,2 volt).
Trots liknande namn bör det noteras att LM78S40-enheterna tillverkade av National Semiconductor inte är en del av 78xx-familjen, eftersom de har en annan krets. De används för att byta strömförsörjning och är inte linjära regulatorer som enheterna i 78xx-serien. Datels 7803SR är faktiskt en nyckelfärdig omkopplingsregulator designad som en nyckelfärdig ersättning för 78xx IC och är inte en del av serien. Funktionella analoger av denna serie av stabilisatorer i form av moduler för omkoppling av steg-down spänningsstabilisatorer produceras också av andra tillverkare, och som regel innehåller deras namn sekvensen "78". Till exempel R-78xx [2] -serien från RECOM Group, AMSR-78 [3] från Aimtec, K78xx-500 [4] från Mornsum, etc.
Liknande mikrokretsar tillverkades i Sovjetunionen. Mikrokretsar i ett metallkeramiskt hölje med guldpläterade ledningar av 142ENxx-serien var de första som föddes. De var avsedda för användning under svåra klimatförhållanden, nämligen i militär utrustning. Till exempel installerades 142EN- på brädor av anti-tank-styrda missiler 9K11 "Malyutka" som utvecklades 1960.
På 1980-talet dök deras "civila" motsvarigheter upp - KR142ENxx-serien i plastfodral KT-28-2 ( TO-220 ), liknande 78xx-serien. Och på 2000-talet började produktionen av lågeffektsstabilisatorer (500 mA) i KR1332ENxx-serien, liknande 78Mxx-serien, och mikrokraftstabilisatorer (100 mA) i KR1157ENxx, KR1181ENxx-serien, liknande 78Lxx-serien. Till skillnad från mikrokretsar i 78xx-serien är namngivningssystemet för inhemska analoger av mikrokretsar mindre bekvämt för minnesminne (till exempel har en 5V 3A stabilisator namnet (K) 142EN5A, en 15V 1,5A stabilisator har beteckningen 142EN8V, en 9V 1A stabilisator - 142EN8G.
Mikrokretsar av stabilisatorer i 142EN-serien tillverkas för följande spänningsområde: 5 (K142EN5A, EN5V), 6 (EN5B, EN5G), 8, 9 (EN8A, EN8G), 12 (EN8B, EN8D), 15 (EN8V, EN8E), 18, 20 , 24 och 27 V. Utgivningen fortsätter i Ryssland.