7805 voltaj regülatörü, kararlı bir +5 V besleme üretmek için en yaygın kullanılan lineer regülatörlerden biridir. Basitliği, güvenilirliği ve yerleşik korumalarıyla bilinen bu ürün, güvenilir bir seçim olmaya devam ediyor. Mikrodenetleyici kartlarından sensör devrelerine kadar 7805, hem eğitim hem de profesyonel elektronik projelerinde tutarlı performans sağlar.
7805 Voltaj Regülatörü Nedir?
7805, daha yüksek bir giriş voltajından +5 V sağlayan klasik bir sabit çıkışlı lineer regülatördür. "xx"in düzenlenmiş voltajı ifade ettiği 78xx ailesine aittir. Yalnızca üç pin (IN, GND, OUT) ile gelişmiş tasarım gereksinimleri olmadan devrelere entegre edilmesi kolaydır. Popülerliği sağlam, ucuz olması ve neredeyse her büyük yarı iletken şirketi tarafından üretilmesinden ve satıcılar arasında pinler arası uyumluluk sağlamasından kaynaklanmaktadır.
Çoğunlukla açık delikli tasarımlar için TO-220 paketinde sağlanır, ancak kompakt PCB'ler için SOT-223 ve D²PAK (TO-263) gibi yüzeye montaj seçenekleri mevcuttur. 7805 +5 V raylar için özel olarak tasarlanırken, 7806 (+6 V), 7809 (+9 V) ve 7905 (–5 V) gibi ilgili cihazlar aynı aileyi genişletir. LM317 gibi ayarlanabilir regülatörler, standart olmayan voltajlar gerektiğinde hizmet eder.
7805 Voltaj Regülatörünün Özellikleri
• Basit uygulama: Kararlılık için yalnızca küçük giriş ve çıkış kapasitörlerine ihtiyaç duyar.
• İyi akım sürücüsü: Sürekli olarak ~1 A sağlar; uygun soğutma bloğu ile 1,5 A'ya kadar tepe noktası.
• Dahili koruma: Akım sınırlama, termal kapatma ve güvenli alan telafisi entegre edilmiştir.
• Hata toleransı: Kısa devrelere, aşırı yüklere ve aşırı sıcaklık olaylarına karşı dayanıklıdır.
• Orta derecede bırakma: Tipik olarak ~2 V, dolayısıyla girişin ≥7 V kalması gerekir.
• Geniş çalışma sıcaklığı: Pakete bağlı olarak ~125 °C'ye kadar ticari ve endüstriyel aralıklar için tasarlanmıştır.
7805 Voltaj Regülatörü Teknik Özellikleri
| Parametre | Değer / Aralık | Notlar |
|---|---|---|
| Çıkış Voltajı | 5 V (sabit) %±4 tipik | Bazı satıcılar %±2 garanti eder |
| Giriş Voltajı (Önerilen) | 7–25 V | Bırakma + dalgalanma boşluk payı sağlar |
| Giriş Voltajı (Maks) | 25–35 V (satıcıya özel) | Mutlak maks, veri sayfasını kontrol edin |
| Çıkış Akımı | \~1 Sürekli | Termal olarak sınırlı, pakete bağlı |
| Hareketsiz Akım | \~5 mA | Hafif bekleme tahliyesi |
| Bırakma Gerilimi | \~2 V | Küçük yükte daha düşük, 1 A'da daha yüksek |
| Kondansatörler (Baypas) | 0,33 μF (GİRİŞ), 0,1 μF (ÇIKIŞ) | Regülatör pimlerine yakın yerleştirin |
| Hat Düzenlemesi | 3–7 mV/V tipik | Vin adımı başına Vout'ta değişiklik |
| Yük Düzenlemesi | 25–50 mV (0–1 A) | Vout'ta yüksüzden tam yüke geçiş |
| PSRR | \~62–70 dB @ 100 Hz | Dalgalanma/gürültünün güçlü bir şekilde reddedilmesi |
| Çıkış Dalgalanması/Gürültü | \~40–80 μV rms | Çoğu anahtarlamalı sarf malzemesinden daha düşük |
7805 Voltaj Regülatörü Pin Çıkışı
| Toplu iğne | İsim | Açıklama |
|---|---|---|
| 1 | İÇİNDE | Düzensiz DC girişi (≥7 V) |
| 2 | GND | Toprak dönüş yolu |
| 3 | ÇIKIŞ | Regüle +5 V çıkış |
7805 Kullanan Tipik 5 V Besleme
Standart bir 12 V ila 5 V regülatör zinciri genellikle şöyle görünür:
• Düşürücü Transformatör – Şebeke AC'sini (110/220 V) daha güvenli bir ~12 V AC seviyesine düşürür.
• Köprü Doğrultucu – Dört diyot kullanarak AC'yi titreşimli DC'ye dönüştürür.
• Toplu Filtre Kondansatörü – Büyük bir elektrolitik kondansatör (tipik olarak 1000 μF/25 V), doğrultulmuş dalga biçimini daha kararlı bir DC'ye dönüştürür.
• 7805 Regülatör IC – Düzleştirilmiş DC'yi düzenler ve voltajı tam olarak +5 V'ta sıkıştırır.
• Baypas Kondansatörleri – Girişte 0,33 μF ve çıkışta 0,1 μF seramik kondansatör, salınımları önler ve geçici tepkiyi iyileştirir.
• Koruma Bileşenleri – Aşırı yük güvenliği için sigorta, giriş çöktüğünde deşarja karşı koruma sağlamak için GİRİŞ/ÇIKIŞ boyunca ters polarite diyotu ve şebeke ani yükselmeleri için isteğe bağlı aşırı gerilim bastırıcı.
Bu kurulum Arduino kartlarında, sensör modüllerinde ve küçük gömülü sistemlerde görülür. Örneğin, 12 V'luk bir duvar adaptörüyle çalışan bir Arduino UNO, mantık devreleri ve çevre birimleri için düzenlenmiş bir 7805 V ray sağlamak üzere dahili olarak 5'i kullanır.
7805 Voltaj Regülatörünün Çalışma Prensibi
Dahili olarak, 7805 üç anahtar bloğu entegre eder: 5 V referans, hata yükseltici ve seri geçiş transistörü. Hata yükseltici, çıkışı referansa göre sürekli olarak izler ve geçiş elemanının iletimini ayarlar.
• Çıkış düştüğünde: geçiş transistörü daha sert çalıştırılır, daha fazla akımın akmasına izin verir ve voltajı tekrar 5 V'a yükseltir.
• Çıkış yükseldiğinde: transistörün etkin direnci artar, akım akışını azaltır ve voltajı geri çeker.
Bu kapalı döngü geri bildirim sistemi, iyi hat ve yük regülasyonu ile kararlı bir +5 V çıkış sağlarken, aynı zamanda regüle edilmemiş sarf malzemelerine kıyasla gürültüyü en aza indirir.
Ödünleşim verimsizliktir: aşırı voltaj ısı olarak dağıtılır. Güç kaybı şu şekilde verilir:
Kayıp = (Vin − 5) × Iout
Bu, 7805'i basit ve güvenilir kılar, ancak giriş voltajı 5 V'un çok üzerinde olduğunda veya daha yüksek akımlar sağlarken daha az verimli olur.
Termal ve Verimlilik Hususları
7805, fazla enerjiyi ısı olarak dağıtarak voltajı düzenler. Kaybedilen güç:
Hile = (Vin − 5) × Iout
Bu, özellikle giriş voltajı 5 V'tan çok daha yüksek olduğunda veya yük akımı önemli olduğunda termal yönetimi önemli bir tasarım faktörü haline getirir.
Termal Direnç Değerleri
• TO-220 paketi: RθJA ≈ 50–65 °C/W (soğutucu yok), RθJC ≈ 5 °C/W.
• SOT-223 paketi: RθJA ≈ 90–110 °C/W (sınırlı ısı yayılımı).
• Soğutma bloğu ile: RθJA, boyuta ve hava akışına bağlı olarak 10–20 °C/W'a kadar yükselebilir.
Soğutucu Yönergeleri
• Daha iyi dağılım için alüminyum soğutuculara veya metal kasaya takın.
• Arayüz direncini azaltmak için termal gres veya yalıtım pedleri kullanın.
• Dağılım ~5 W'ı aşarsa uygun hava akışını sağlayın.
Çalışılan Örnek
Vin = 12 V için, Iout = 0,5 A:
Hile = (12 − 5) × 0,5=3,5 W
• Soğutma bloğu olmadan (RθJA = 50 °C/W): Tj'nin 175 °C≈ yükselmesi güvenli →.
• Soğutma bloğu ile (RθJA = 15 °C/W): Tj 52 °C≈ yükselir → oda sıcaklığında güvenlidir.
Verimlilik Örnekleri
• Vin = 9 V, Iout = 500 mA → Verimlilik ≈ 5/9 = %56.
• Vin = 12 V, Iout = 500 mA → Verimlilik ≈ 5/12 = %42.
Bu nedenle, 7805, düşük ila orta akımlar için ve Vin 5 V'a yakın olduğunda en iyi sonucu verir. Daha yüksek güç veya büyük giriş-çıkış farkları için, verimlilik için bir anahtarlama regülatörü tercih edilir.
7805 Voltaj Regülatörünün Uygulamaları
7805, çok çeşitli düşük güçlü sistemlerde basitliği ve sağlam performansı nedeniyle popülerliğini koruyor. Yaygın kullanım örnekleri şunları içerir:
• Mikrodenetleyici Kartlarına Güç Verme – Arduino, STM32, AVR ve PIC geliştirme kartları gibi platformlar için sabit bir 5 V ray sağlar. Giriş kaynağı duvar adaptörlerinden veya düzenlenmemiş kaynaklardan geldiğinde bile kararlı çalışmayı sağlar.
• Analog ve Sensör Devreleri – Doğruluk için temiz, düşük dalgalanmalı voltajın önemli olduğu op-amp'leri, ADC'leri ve hassas sensörleri beslemek için kullanılır.
• Çevre Birimi Modüllerini Çalıştırma – Güvenilir bir 5 V besleme gerektiren röleler, LCD modülleri ve kablosuz alıcı-vericiler gibi küçük yükleri destekler.
• Pille Çalışan Sistemler – Orta akımların çekildiği ≥7 V (9 V veya 12 V gibi) pil paketleri için uygundur, bu da onu taşınabilir devrelerde veya yedekleme sistemlerinde kullanışlı kılar.
• Laboratuvar ve Eğitim Dönüşümleri – Prototip oluşturma ve öğrenci projeleri için 12 V'luk bir kaynağın 5 V'a kadar düzenlendiği tezgah kurulumlarında yaygındır.
7805 Voltaj Regülatörü IC Devresinin İçinde
7805 voltaj regülatörü IC, daha yüksek bir giriş voltajından sabit bir 5V çıkış sağlamak üzere tasarlanmıştır. İç tasarımı, düzenleme, geri bildirim ve güvenlik özelliklerini birleştirerek onu elektronikte kullanılan en güvenilir voltaj regülatörlerinden biri haline getirir.
Ana Kontrol (Q16 – Geçiş Transistörü)
Q16, giriş ve çıkış arasındaki akım akışını yönetir. Sıcaklıkla değişmeyen kararlı bir referans voltajı sağlayan bant aralığı referans devresi (sarı bölüm) ile birlikte çalışır.
Geri Bildirim ve Hata Düzeltme
Çıktının küçük bir kısmı 1. ve 6. çeyrekte geri beslenir. Voltaj çok yüksek veya çok düşükse bir hata sinyali üretirler. Bu sinyal, hata yükseltici (turuncu bölüm) tarafından güçlendirilir ve çıkışı 16V'de kilitli tutarak Q5'yı ayarlamak için kullanılır.
Başlangıç Devresi (Yeşil Bölüm)
Bu devre, regülatör açıldığında bant aralığı referansının düzgün şekilde etkinleştirilmesini sağlar. Bu olmadan, IC başlatılamayabilir. Aktif hale geldiğinde, düzenleme sürecini sabit tutar.
Yerleşik Koruma
7805 çeşitli güvenlik özellikleri içerir:
• Q13 aşırı ısınmayı önler.
• Q19 aşırı giriş voltajına karşı koruma sağlar.
• Q14 çıkış akımını sınırlar.
Bu koruyucu devreler gerektiğinde çıkışı azaltır veya kapatarak hem IC'nin hem de bağlı cihazların zarar görmesini önler.
Gerilim Bölücü (Mavi Bölüm)
Bölücü, dahili karşılaştırma için çıkış voltajını azaltır. Bu, regülatörün ince ayarlamalar yapmasına ve çıkışı farklı yükler altında sabit tutmasına olanak tanır.
7805 Voltaj Regülatörünün Artıları ve Eksileri
| Artıları | Eksileri |
|---|---|
| Kullanımı kolay – Yalnızca birkaç harici kapasitör gerektirir; Ayar veya ayarlama gerekmez. | Yüksek Vin'de Düşük Verimlilik – Aşırı giriş voltajı ısı olarak dağıtılır ve verimliliği düşürür. |
| Dahili Korumalar – Kısa devre, termal kapatma ve akım sınırlama daha güvenli çalışmayı sağlar. | Termal Zorluklar – Daha yüksek akımlarda önemli miktarda ısı üretir ve genellikle bir soğutucuya ihtiyaç duyar. |
| Kararlı, Düşük Gürültülü Çıkış – Mantık ve analog devreler için uygun temiz bir 5 V ray sağlar. | Sabit Çıkış Gerilimi – +5 V ile sınırlıdır, değişken gerilim ihtiyaçları için uygun değildir. |
| Uygun Maliyetli ve Erişilebilir – Ucuzdur, yaygın olarak bulunur ve birden fazla paket türünde üretilir. | Bırakma Gerilimi (\~2 V) – Düzgün bir şekilde düzenlemek için en az \~7 V girişe ihtiyaç duyar, düşük voltajlı kaynaklar için uygun değildir. |
| Güvenilir Tasarım – Tüketici ve endüstriyel ürünlerde kanıtlanmış geçmiş performans. | Mevcut Sınırlamalar – Tipik olarak \~1 A sağlar; daha yüksek yükler anahtarlama regülatörleri gerektirir. |
7805 Voltaj Regülatöründe Kaçınılması Gereken Yaygın Hatalar
• Baypas Kondansatörlerinin Atlanması: Salınımları önlemek için küçük seramik kapasitörler (girişte 0,33 μF, çıkışta 0,1 μF) gereklidir. Bunları atlamak genellikle dengesiz veya gürültülü çıktıya yol açar.
• Çok Düşük Giriş Voltajı Sağlamak: 7805'in düzenlenmesi için en az ~7 V gerektiğinden, yalnızca 6–6,5 V besleme, zayıf regülasyona ve dalgalı çıkışa neden olur.
• Isı Dağılımını Göz ardı Etme: Ağır yük veya yüksek Vin altında, regülatör aşırı ısınabilir ve termal kapanmaya girebilir, hatta soğutucu kullanılmazsa arızalanabilir.
• Giriş Filtresi Kondansatörünün Küçültülmesi: Küçük bir toplu kapasitör, doğrultulmuş DC'yi düzgün bir şekilde düzeltemez, bu da kararlılığı azaltan ve hassas devreleri bozabilecek dalgalanmalara neden olur.
• Kötü Topraklama Uygulamaları: Uzun veya ince toprak izlerinin kullanılması gürültüye ve voltaj düşüşlerine neden olur. Daima regülatör pimlerine yakın sağlam bir topraklama bağlantısı sağlayın.
Test Etme ve Sorun Giderme 7805 Voltaj Regülatörü
• Giriş Voltajını Doğrulayın: Regülatörün yük altında en az 7 V ile beslendiğinden emin olun. Vin bu seviyenin altına düşerse, 7805 düzgün bir şekilde düzenleme yapamaz.
• Çıkış Voltajını Ölçün: Bir multimetre ile çıkışın +5 V'a yakın olduğunu kontrol edin. Önemli sapma aşırı yük, aşırı ısınma veya regülatör arızasını gösterebilir.
• Sıcaklığı İzleyin: Dokunmaya karşı güvenli kontroller veya termometre aşırı ısınmayı ortaya çıkarabilir. Paket aşırı ısınırsa soğutucu eklemeyi veya yük akımını azaltmayı düşünün.
• Yüksüz ve Yük Davranışını Karşılaştırın: Çıktıyı hem yüklü hem de yüksüz olarak ölçün. Yük altında büyük bir voltaj düşüşü, yetersiz giriş filtreleme, aşırı akım çekimi veya arızalı bir cihaz anlamına gelir.
• Yükü Kaldırarak Arızaları İzole Edin: Çıkış aşağı çekilirse veya regülatör kapanırsa, regülatörü bağımsız olarak test etmek için yükün bağlantısını kesin. Yüksüz normal bir 5 V çıkış, sorunun bağlı devrede olduğunu gösterir.
Yüksek Verimlilik için 7805 Alternatifi
7805 basit ve güvenilir olsa da, doğrusal yapısı gücü ısı olarak boşa harcar. Daha yüksek verimlilik veya daha uzun pil ömrü gerektiren uygulamalar için alternatifler genellikle daha iyi seçimlerdir:
Anahtarlama Buck Regülatörleri (LM2596, XL4015)
Vin 5 V'tan çok daha yüksek olduğunda bile %80-90 verimlilik sağlayan düşürücü dönüştürücüler. 500 mA'nın üzerindeki yüklere güç sağlamak için veya ısıyı en aza indirmenin kritik olduğu durumlarda çok uygundurlar.
Düşük Bırakma Düzenleyicileri (LDO'lar) – örneğin, AMS1117-5.0, LT1763
Bunlar, Vout'un yalnızca ~0.5–1 V üzerinde Vin ile düzenleme yapabilir, bu da onları giriş kaynağı 5 V'a yakın olduğunda (örneğin, 6 V adaptörler veya 2 hücreli Li-ion paketleri) kullanışlı hale getirir. Vin-Vout küçük olduğunda verimlilik artar.
Hibrit Yaklaşım
Bir buck regülatörü önce yüksek bir girişi (örneğin, 12 V → 6.5 V), ardından son düzenleme için bir 7805 düşürebilir. Bu, anahtarlama düzenlemesinin verimliliğini doğrusal bir regülatörün düşük gürültülü çıkışıyla birleştirir.
Hazır Modüller
Önceden monte edilmiş buck dönüştürücü kartlar ucuzdur, kompakttır ve genellikle çıplak IC'den daha pahalı değildir. Bunlar, hızlı ve verimli güç dönüşümü için hobi elektroniği ve Kendin Yap projelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Sonuç
7805 voltaj regülatörü, temiz ve kararlı +5 V güç sağlamak için klasik bir çözüm olmaya devam ediyor. Yüksek akım veya geniş giriş uygulamaları için en verimli olmasa da sağlamlığı, kullanım kolaylığı ve düşük gürültüsü onu sayısız düşük güçlü tasarım için ideal kılar. Prototipler, eğitim kitleri veya küçük gömülü sistemler için 7805 güvenilir bir seçim olmaya devam ediyor.
Sıkça Sorulan Sorular (SSS]
7805 regülatörü için maksimum giriş voltajı nedir?
Çoğu 7805 regülatörü, 25 V'a kadar girişi işleyebilir ve bazı veri sayfası varyantları maksimum 30-35 V'a izin verir. Ancak bu sınıra yakın çalışmak aşırı ısı üretir, bu nedenle güvenilirlik açısından 7-20 V aralığında kalınması önerilir.
7805 kapasitörler olmadan kullanılabilir mi?
Teknik olarak evet, ancak tavsiye edilmez. Veri sayfası, salınımları önlemek ve geçici yanıtı iyileştirmek için pinlerin yakınına yerleştirilen giriş (0.33 μF) ve çıkış (0.1 μF) kapasitörlerini belirtir. Bunları atlamak istikrarsızlık ve gürültü riski taşır.
7805 regülatör devresindeki ısıyı nasıl azaltabilirim?
Isı (Vin – 5) × Iout ile orantılıdır. Bunu en aza indirmek için giriş voltajını düşürün, bir soğutucu kullanın veya 7805'i bir anahtarlama ön regülatörüyle eşleştirin. Ağır yükler için anahtarlama regülatörleri çok daha verimlidir.
7805 pille çalışan projeler için uygun mudur?
Pil 7 V'un üzerindeyse çalışabilir, ancak doğrusal dağılım nedeniyle verimlilik düşük olacaktır. Taşınabilir cihazlar için, düşük kayıplı (LDO) regülatörler veya DC-DC dönüştürücüler genellikle daha iyi seçimlerdir.
Neden dönüştürücü yerine 7805 kullanmalısınız?
Daha az verimli olmasına rağmen 7805, ultra düşük gürültü ve dalgalanma sağlayarak analog sensörler, ses devreleri ve RF modülleri için idealdir. Buck dönüştürücüler verimlilik açısından mükemmeldir, ancak karşılaştırılabilir çıktı temizliği elde etmek için genellikle ekstra filtrelemeye ihtiyaç duyarlar.