¿Cómo funciona un regulador de voltaje LM7805?
Respuestas:
Los reguladores de voltaje logran "rigidez" a través de un circuito de control de retroalimentación, donde "rigidez" significa que un gran cambio en la corriente de carga provoca un pequeño cambio en el voltaje.
Tanto los reguladores lineales como de conmutación incluyen un lazo de control (históricamente analógico ... algunos de los conmutadores más nuevos usan lazos de control digital) para ajustar algunos parámetros del circuito de modo que el voltaje de salida permanezca constante en presencia de cambios de corriente de carga y cambios de voltaje de entrada .
En un regulador lineal, el parámetro del circuito es el circuito de activación del transistor de paso (que produce corriente base para un transistor de potencia NPN / PNP, voltaje de puerta para un MOSFET).
En un regulador de conmutación, el parámetro del circuito es el ciclo de trabajo del elemento o elementos de conmutación.
Por lo tanto, hay dos áreas que debes entender si quieres entrar en detalles sobre cómo funcionan los reguladores:
- diseño de topología (alcance los límites requeridos de corriente / voltaje / etc.)
- control de sintonización de bucle + estabilidad
Los reguladores de voltaje tienen un transistor que en un bucle de control puede conducir más o menos, según la demanda, por lo que es un poco como una resistencia variable.
Este esquema muestra el principio básico sobre el cual se construyen la mayoría de los reguladores lineales:
El diodo zener es una versión de 6.2V, por lo que el nodo marcado como "retroalimentación" necesita alrededor de 6.8V para realizar la conducta Q1. R1 + R2 divide el voltaje de salida por 2, por lo que la salida es de 13.6V.
Si el voltaje de salida aumentara, Q1 comenzaría a conducir y tiraría hacia abajo la base de Q2, de modo que Q2 suministra menos corriente a la salida y su voltaje disminuye nuevamente.
Si el voltaje de salida va a estar por debajo del voltaje establecido de 13.6 V, Q1 se apaga y, a través de R3, el voltaje de entrada dará a Q2 suficiente corriente para que el voltaje de salida vuelva a aumentar.
Entonces Q1 se asegurará de que la salida permanezca en 13.6V.
Esta es una configuración muy básica, y la estabilidad y la regulación de línea no son óptimas. Los reguladores de voltaje integrados agregarán componentes adicionales para mayor estabilidad (temperatura), limitación de corriente y protección contra sobrecalentamiento.
Esta es una excelente manera de entender la teoría. Un regulador lineal usará un transistor para reducir el voltaje como una resistencia en línea (el transistor se puede modelar como una resistencia variable) con retroalimentación que cambia su resistencia para obtener un voltaje de salida muy confiable. Este método es de muy bajo nivel de ruido, pero no es eficiente en general.
La página de wikipedia no es tan mala para aprender sobre ellos. Los reguladores de conmutación utilizan un método que puede ser más como una bomba de carga, aprovechando que los inductores cambian el voltaje para impulsar una corriente continua.
Básicamente sí. Hay un transistor de paso que cambia de resistencia para que el voltaje de salida permanezca constante. Sin embargo, es como una resistencia variable, no un potenciómetro:
(fuente: techitoutuk.com )
La cantidad de resistencia es controlada por un amplificador de retroalimentación. Ajusta la resistencia para que el voltaje en la salida sea constante, independientemente de los cambios en el voltaje de la fuente o la resistencia de la carga.
¿Ayuda este circuito simplificado?
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
Los detalles de las partes internas son básicamente los anteriores y se publican en las hojas de datos. Si no puede reconocer circuitos comunes en el esquema real del 7805 y descubrir los detalles de los complejos circuitos internos, me temo que es demasiado complicado detallarlo aquí.
Existen numerosos enlaces que ya figuran en las otras respuestas y comentarios, que deberían ayudarlo en su camino.
Bitrex dio una descripción de la función interna de LM7805. Creo que está muy lejos de la realidad. Si uno pudiera aprender cómo funciona, le recomiendo leer http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=snva512&fileType=pdf por Robert Widlar. Y encontrará la Referencia de voltaje en el cuadro verde, identificará el cuadro rojo como circuito de arranque y apagado térmico, el Zdiode en el cuadro violeta como protección SOA, etc. Saludos cordiales KPK