Voltage Regulator - Ερωτήσεις

[agorts]

VoltageRegulator-Question.JPG
Σε αυτό το κύκλωμα, θα ήθελα να μπορώ να συνδέσω διαφόρων V είσοδο (πχ 9V, 12V, 24V, κλπ) και στην έξοδο να παίρνω 5V...
Εχω κάποιες ερωτήσεις:
1) Οι δύο πυκνωτές που μπαίνουν στην είσοδο και την έξοδο του LM7805 είναι 100μF/25V στην είσοδο και 10μF/25V στην έξοδο. Οι τιμές αυτών των πυκνωτών σχετίζονται με τη τάση εισόδου και εξόδου αντίστοιχα?
2) Γιατί χρειάζονται και οι δύο πυκνωτές? Στην είσοδο και στην έξοδο? Δεν θα ήταν αρκετό αν υπήρχε μόνο στην έξοδο?
3) Εάν το ρεύμα εισόδου είναι 25-30V, αυτό σημαίνει ότι ο πυκνωτής στην είσοδα θα είναι πάλι 100μF αλλά στα 50V? Ο άλλος πυκνωτής παραμένει ίδιος εφόσον η έξοδος είναι η ίδια?
4) Με ποιο τρόπο υπολογίστηκαν οι τιμές 100μF στην είσοδο και 10μF στην έξοδο?
5) Εάν αλλάξω το LM7805 και βάλω κάποιο άλλο, πχ 7815 θα πρέπει να αλλάξω κάποιο από τα εξαρτήματα? Εννοείται ότι τάση εισόδου θα είναι πχ 20V...
6) Η τάση εξόδου (στο LED) πέφτει στο 4,87V ενώ αν δεν συνδέσω το LED (& την αντίσταση) τότε η τάση εξόδου είναι 5V! Προφανώς είναι φυσιολογικό να έχω πτώση τάσης λόγω του LED, αλλά αν ήθελα να έχω ένα LED λειτουργίας (πχ πράσινο, ότι δηλαδή λειτουργεί), τι θα έπρεπε να κάνω ώστε η τάση εξόδου να είναι κανονικά 5V και όχι 4,87??? Μήπως θα έπρεπε να το συνδέσω στην είσοδο και όχι στην έξοδο?
7) Η ποιότητα της τάσης στην έξοδο είναι η καλύτερη δυνατή που θα μπορούσα να έχω? Ποιοι παράγοντες την επηρεάζουν?
Ευχαριστώ για την βοήθεια σας...

[lastid]

1) Όχι, με την κατανάλωση και την στιγμιαία ζήτηση φορτίου. Ο πρώτος (100μF) πρέπει να φροντίσει και το 7805, ο δεύτερος όχι.
2) Στην είσοδο μπορεί να έχουμε (και συνήθως έχουμε) AC τάση από γέφυρα. Όταν είναι στιγμιαία 0, το 7805 θα βγάλει 0. Κακό. Βάζουμε λοιπόν τον πρώτο σαν δεξαμενή φορτίου ή σαν βαθυπερατό φίλτρο αν προτιμάς. Κι επειδή μια μικρή κυμάτωση μπορεί να περάσει από το 7805, βάζουμε και τον δεύτερο. Συνήθως μετά το 7805 βάζουμε και πυκνωτές 10nF-100nF γιατί κόβουν τις ψηλές συχνότητες στις οποίες δεν αποκρίνονται οι ηλεκτρολυτικοί. Εδώ προφανώς παραλείπονται γιατί έχουμε ένα απλό LED. Καλό είναι να μπαίνει ένας όμως.
3) Σωστά. Η τάση εισόδου όμως, όχι το ρεύμα. Και έχε πάντα μεγάλο περιθώριο για να έχεις αξιοπιστία. Π.χ. για τάση 20 Volt καλύτερα πήγαινε σε πυκνωτή των 50 Volt παρά των 25.
4) Πρακτικά. Εξαρτάται πάντως από το φορτίο μας. Αν βάζαμε μεγαλύτερο φορτίο, θα επιλέγαμε και μεγαλύτερη χωρητικότητα στον πρώτο.
5) Και να μην τα αλλάξεις δεν τρέχει τίποτε.
6) Βάλε μεγαλύτερη αντίσταση στην R1, π.χ. 470 Ω.
7) Η ποιότητα γενικά εξαρτάται από την ποιότητα της τάσης εισόδου, από τους πυκνωτές, από το αν θα υπάρχουν στιγμιαίες μεγάλες ζήτησεις, και από αρκετούς γενικά παράγοντες. Το 7805 είναι καλό αλλά όχι και τέλειο.

[agorts]

1) Επειδή P=V*I θα μπορούσαμε να πούμε ότι σχετίζεται με το ρεύμα που θα περάσει? Που θα ζητηθεί? Οι τιμές αυτές (100μF & 10μF) είναι για ρεύμα 500mA? Πως γίνεται ο υπολογισμός της τιμής του πυκνωτή?
2) Στην έξοδο θα βάλουμε απλό πυκνωτή 10μF (δεν έχουν πολικότητα) στα 25V? Παράλληλα με τον ήδη υπάρχον (ηλεκτρολητικό)? Υπάρχει κάποιο link με περισσότερες πληροφορίες?
4) Εδώ θα ήθελα και κάποιο παράδειγμα αν είναι δυνατό... πχ αυτοί οι πυκνωτές επιλέχθηκαν για τι φορτίο (περίπου)? Αν διπλασιαστεί (ν-πλασιαστεί το φορτίο) αναλογικά θα ν-πλασιαστεί και η χωρητικότητα του πυκνωτή?
5) Ο λόγος που θα αλλάξω το LM7805 είναι γιατί θα θέλω να πάρω διαφορετική τάση στην έξοδο... πχ 7815 (για έξοδο 15V) θα πρέπει να αλλάξω κάποιο από τα εξαρτήματα? Εννοείται ότι τάση εισόδου θα είναι πχ 20V..
7) Ποιο άλλο θα μπορούσα να χρησιμοποιήσω? Θα αλλάξει και η διάταξη? Υπάρχει κάποιο link?

[lastid]

1) Ναι, σχετίζεται με το ρεύμα. Τύπος ακριβής δεν γνωρίζω αν υπάρχει. Εμπειρικά πάντως οι τιμές αυτές είναι καλές. Αρκεί να μην βάλουμε μικρότερους. Ναι, οι τιμές αυτές είναι συνηθισμένες για ρεύμα 500mA. Αν το φορτίο μας δημιουργεί αιχμές ρεύματος μεγάλης έντασης, βάζουμε μεγαλύτερες τιμές. Γενικά τους πυκνωτές σε τέτοιες περιπτώσεις δεν τους ψειρίζουμε τόσο πολύ, όσο τις αντιστάσεις ας πούμε.
2) 10nF. Δεν είναι ηλεκτρολυτικός, δεν έχει πολικότητα. Μπαίνει παράλληλα. Υπάρχουν πολλά links, π.χ. power_supplies.
4) Δεν ξέρω αν χρειάζεται τόσο ψάξιμο.Συνήθως πάμε να καλύψουμε την χειρότερη περίπτωση. Ο ρόλος των πυκνωτών είναι συμπληρωματικός του σταθεροποιητή. Κάτι σαν δεξαμενή φορτίου.
5)Όχι, δεν αλλάζεις κάποιο εξάρτημα.
7) Υπάρχουν διάφορες παραλλαγές και παραπέρα. Κάποια από αυτά:
- Τί γίνεται αν η τάση εισόδου είναι πολύ μικρή, λίγο μόνο μεγαλύτερη της τάσης εξόδου (low dropout)? Χρησιμοποιώ low dropout regulators.
- Τί γίνεται αν έχω μεγάλα ρεύματα ή είσοδο από μπαταρία και δεν θέλω πολλές θερμικές απώλειες στον σταθεροποιητή? Χρησιμοποιώ switching regulators.
- Τί γίνεται όταν έχω τάση εισόδου μικρότερη της τάσης εξόδου? Χρησιμοποιώ step-up converters.
- Τί γίνεται αν θέλω μεταβλητή τάση εξόδου? Χρησιμοποιώ άλλα, π.χ. LM317.
- Τί γίνεται αν θέλω και άλλα καλούδια, π.χ. on/off έλεγχος? Χρησιμοποιώ άλλα.
- Τί γίνεται αν θέλω μεγαλύτερα ρεύματα? Χρησιμοποιώ άλλα.

[gf]

Διαβασε τα data sheets των κατασκευαστων.
http://www.fairchildsemi.com/pf/LM/LM7805.html
http://www.national.com/mpf/LM/LM340.html#Overview
Ειναι ανεκτιμητο βοηθημα για τον ηλεκτρονικο.

[agorts]

(Ευχαριστώ για τις κατατοπιστικότατες απαντήσεις σου! ειδικά στο 7!)

4) Με τους πυκνωτές παίζει ρόλο αν είναι μεγαλύτεροι από αυτό που πρέπει? ή αν είναι για περισσότερα V?
7) Για on/off έλεγχο τι θα μπορούσα να χρησιμοποιήσω? Υπάρχει κάποιο link?

[Stergios_[.gr]]

Για να αποφύγω να ανοίξω καινούργιο θέμα, θα παρακαλούσα να υπομείνετε τις 2 ερωτήσεις που θέλω να κάνω για το LM317:
α) Πώς κάνω ρύθμιση από Vin= 5V σε Vout= 3V?
β) Θα πρέπει να ξέρω την κατανάλωση ρεύματος της 3V-συσκευής μου?
Ευχαριστώ!

[gf]

Απο τα δεκαδες sites με LM317 online calculators
http://www.adamthree.com/index.php?page=tools&loc=317
Για R1=220Ωμ και R2=270Ω η Vout ειναι 2.8V
Για R2=330Ωμ η Vout ειναι 3.1V
Αν η καταναλωση σου δεν ειναι πανω απο 1Α max, εισαι καλυμενος απο το 317.
Και παλι λεω δειτε τα datasheets των κατασκευαστων.

[Stergios_[.gr]]

Ευχαριστώ πολύ GF!
Κοίταξα τα Datasheets, αλλά από όσο κατάλαβα ο τύπος ήταν:
Vout = 1.25 * Vin * (1 + R2/R1) + Iadj(R2)
Γιαυτό ρώτησα τι παίζει με το ρεύμα... Ευχαριστώ πολύ!

[lastid]

Αντρέα:
4) Το να είναι λίγο μεγαλύτεροι δεν πειράζει. Το να είναι αρκετά μεγαλύτεροι πειράζει α) την τσέπη σου β) την πηγή τροφοδοσίας (ο πυκνωτής φαίνεται σαν βραχυκύκλωμα κατά την εκκίνηση και γ) όσο μεγαλύτερος ο πυκνωτής, τόσο δεν μπορεί να φιλτράρει τις ψηλές συχνότητες. Για μεγαλύτερη τάση, μεγαλύτερο κόστος και μέγεθος μόνο.
7) Υπάρχουν αλλά δεν έχω κάτι πρόχειρο. Μπορείς να φας όμως λίγη (μέχρι πάρα πολλή...) ώρα και να ψάξεις παραμετρικά στα products διαφόρων κατασκευαστριών εταιρειών όπως π.χ. Maxim, National, Freescale, Texas Instruments, STMicroelectronics, Microchip, κ.α. σχετικά με power management προιόντα. To 7805, LM317 και τα συναφή θα τα βρεις στη κατηγορία Linear Regulators.

Στέργιο:
Iadj είναι το ρεύμα που περνάει από τον διαιρέτη τάσης R1 και R2, όχι από το φορτίο, οπότε μπορεί να είναι μικρό, ελεγχόμενο και πλήρως γνωστό.
Για τη ρύθμιση που ζητάς φυσικά σε καλύπτει το link που παρέθεσε ο Γιώργος.