Інтегральні стабілізатори для мікроконтролерів

Компенсаційні стабілізатори позитивної напруги популярної серії "78хх" були розроблені в 1976 р. на фірмі Texas Instruments. Надалі з'явилися їх модифікації (табл. 6.3) та аналогічні розробки інших фірм. Вихідна напруга стандартизована згідно з рядом: 1.5; 1.8; 2.5; 2.7; 2.8; 3.0; 3.3; 4; 5; 6; 8; 9; 12; 15; 18; 24 В. Виробники розрізняються за першими літерами в назві, наприклад, L7812 (STMicroelectronics), КА7805 (Samsung), NJM78L03 (NJRCorporation), LM7805 (Fairchild), UTC7805 (UnisonicTechnologies). У країнах СНД ці стабілізатори відомі за мікросхемами серії КР142ЕНхх.

Важливий аспект. Допустиме падіння напруги між входом і виходом стабілізатора (£/Вх-вих) залежить від струму навантаження. Так, наприклад, для мікросхем серії «7805» воно становить 1 В при струмі 20 мА і 2 В при струмі 1 А. У коротких довідкових даних зазвичай вказують тільки останній параметр (2 В/1 А), а повні навантажувальні характеристики наводяться тільки в графіки даташитів. Отже, уважно їх вивчаючи, можна уникнути непотрібного перестрахування.

мікроконтролерів

Усі сучасні інтегральні стабілізатори мають захист від короткого замикання у навантаженні, від температурного перегріву кристала та від виходу робочої точки із зони безпечної роботи [6-17].

Крім стабілізаторів фіксованого напруги існують інтегральні регульовані стабілізатори. Перші зразки розробив Роберт Добкін (Robert Dobkin) в 1977 р. на фірмі National Semiconductor. Типовими представниками цього напряму є мікросхеми серії "317", вихідна напруга яких визначається дільником на двох резисторах.

Рис. 6.6 а. р показані схеми регульованих та нерегульованих інтегральних стабілізаторів позитивної напруги.

стабілізатори

Мал. 6.6. Схемикомпенсаційних інтегральних стабілізаторів позитивної напруги (початок):

а) типова схема включення інтегрального стабілізатора DAL Серія мікросхем «78Lxx» ідеально підходить для нескладних аматорських конструкцій, що містять МК та мають струм споживання до 100 мА. Вбудований DA1 захист від короткого замикання обмежує вихідний струм на рівні 0.1. 0.2 А, що у багатьох випадках рятує МК під час аварії. Вхідна напруга фільтрують елементи L1, C1, С2, причому котушка індуктивності може бути відсутнім. Конденсатори C1, С4 встановлюють поблизу (0.70 мм) від висновків стабілізатора DA1, щоб запобігти самозбудженню останнього. Місткість конденсатора С2 повинна бути в кілька разів більша, ніж ємність конденсатора СЗ, інакше треба ставити захисний діод VD1 (показаний пунктиром). Головне, щоб при вимиканні живлення вихідна напруга +5 знижувалася за часом швидше, ніж вхідна +6.5. +15 (для цього і збільшують ємність конденсатора С2), інакше може вийти з ладу мікросхема DA1. Якщо немає впевненості, то такий діод рекомендується ставити і в інших аналогічних схемах;

б) стабілізатор DA1 (фірма Maxim/Dallas) не відноситься до серії "78хх". Він відрізняється назвою та функціональністю. Зокрема, в мікросхемі DA1 є вхід для вимкнення стабілізатора (висновок 4) та вхід для плавного регулювання напруги (висновок 5). Мікросхеми МАХ603 і МАХ604 взаємозамінні та забезпечують відповідно +5 і +3.3 на виході;

в) LDO-стабілізатор на мікросхемі DA1 з максимальним струмом навантаження 1 А (аналог К1184ЕН1). У сімействі LM2940 існують мікросхеми з вихідною напругою 5; 8; 9; 10; 12; 15, а в сімействі LP2950 - з напругою 3.0; 3.3; 5;

г) UltraLDO-стабілізатор на мікросхемі DA1 у SMD-корпусі. Напруга UВХ-вих не більше 0.12 В приструмі навантаження 50 мА і трохи більше 7 мВ при струмі навантаження 1 мА. Існують модифікації даного стабілізатора з вихідною напругою згідно з рядом: 1.5; 1.8; 2.5; 2.85; 3.0; 3.2; 3.3; 3.6; 3.8; 4.0; 4.7; 4.85; 5.0;

напруги

стабілізатори

Мал. 6.6. Схеми компенсаційних інтегральних стабілізаторів позитивної напруги (продовження):

д) регульований стабілізатор напруги на мікросхемі DAI серії "317".

е) напруга +13 В виходить додаванням двох напруг стабілізаторів DAI і DA2

ж) індикатор HL1 світиться зеленим за нормальної напруги батареї/акумулятора GB1 в межах 6.8. 9 В. Нижче 6.8 У його світіння припиняється, що є сигналом заміни батареї або підзарядки акумулятора;

з) стандартний прийом збільшення вихідної напруги стабілізатора DA1 на 0.1. 0.3. Це може знадобитися при некондиційних параметрах мікросхеми DA I або для тестування роботи МК при підвищеному харчуванні. Резистором R1 у невеликих межах регулюється вихідна напруга на лінійній ділянці ВАХ діода VD1 (струм 5. 10 мА). Резистор RI не є обов'язковим, якщо мікросхему DAI серії «78LC05», «78-L05» замінити аналогічною із серії «7805», що має споживання струму через виведення GND в межах 3. 8 мА;

і) стабілізатор напруги DAI доповнений підсилювачем струму на звуковій мікросхемі DA2, яка використовується як повторювач напруги з навантаженням до 3 А. Живлення мікросхеми DA2 має бути підвищеним +9. +12, хоча і не обов'язково стабілізованим;

інтегральні

Мал. 6.6. Схеми компенсаційних інтегральних стабілізаторів позитивної напруги (продовження):

к) висока вхідна напруга 60 В спочатку знижується до 23 (DA1), а потім до 5 (DA2). Різниця напруг між входом та виходом мікросхеми DAI не повиннаперевищувати 40 В. При великому струмі навантаження може знадобитися встановлення мікросхем DAI, DA2 на радіатори;

л) резистором RI плавно підлаштовується напруга у верхньому більш потужному каналі. Якщо середній висновок резистора RI в результаті обертання його двигуна електрично з'єднається із загальним проводом, то в двох каналах будуть ідентичні напруги +5 В. Стабілізатори DAI, DA2 можуть мати як однакові, так і різні вихідні напруги;

м) блок живлення з умовною назвою «Сходинка» складається з послідовно включених стабілізаторів напруги DA1. DA3. Струм навантаження, підсумований за трьома ланцюгами + 12, +9 і +5 В, не повинен перевищувати максимально допустимого струму для мікросхеми DA1

н) одержання двох однакових напруг від одного загального джерела +7. +15 В. Це корисно, наприклад, для розв'язування аналогових та цифрових ланцюгів МК або для окремого живлення високочутливого вхідного підсилювача;

мікроконтролерів

Мал. 6.6. Схеми компенсаційних інтегральних стабілізаторів позитивної напруги (закінчення):

о) одержання трьох різних стабілізованих напруг для живлення процесорного ядра, а також внутрішньої та зовнішньої периферії у нових сучасних МК. Перешкодно-захисний фільтр FBI (фірма Murata Manufacturing) має малі габарити. Він може бути замінений одноланковим LC-фільтром на дискретних елементах;

д) одержання добре стабілізованої напруги +5 В та «квазістабілізованої» напруги +2.8. +3.2 В. Діоди VD1. VD3 знижують вихідну напругу, але вона буде залежати від струму, що протікає через них, і температури навколишнього середовища. Діодів може бути не три, а два, причому як звичайних, так і діодів Шоттки. Резистор R1 служить для початкового навантаження потоку, щоб зафіксувати робочу точку діодів на крутій вертикальній гілки ВАХ, починаючи з10 мА;

р) двоканальний стабілізатор напруги DA1 (фірма STMicroelectronics) забезпечує живленням відразу два вихідні тракти +5.1 і +12 В. Струм навантаження в кожному каналі може становити 0.75. 1 А.

Джерело: Рюмік С.М. 1000 та одна мікроконтролерна схема.