Como um regulador de tensão LM7805 funciona?
Respostas:
Os reguladores de tensão atingem "rigidez" por meio de um circuito de controle de realimentação, onde "rigidez" significa que uma grande mudança na corrente de carga causa uma pequena alteração na tensão.
Tanto os reguladores de comutação quanto os lineares incluem um loop de controle (historicamente analógico ... alguns dos comutadores mais recentes usam loops de controle digital) para ajustar alguns parâmetros do circuito, de modo que a tensão de saída permaneça constante na presença de alterações na corrente de carga e na tensão de entrada .
Em um regulador linear, o parâmetro do circuito é o circuito de acionamento do transistor de passagem (que produz corrente de base para um transistor de potência NPN / PNP, tensão de porta para um MOSFET).
Em um regulador de comutação, o parâmetro do circuito é o ciclo de trabalho do (s) elemento (s) de comutação.
Portanto, existem realmente duas áreas que você precisa entender se quiser entrar em detalhes de como os reguladores funcionam:
- projeto de topologia (atinja os limites exigidos de corrente / tensão / etc)
- ajuste de loop de controle + estabilidade
Os reguladores de tensão têm um transistor que, em um circuito de controle, pode conduzir mais ou menos, de acordo com a demanda, de modo que é um pouco como um resistor variável.
Este esquema mostra o princípio básico sobre o qual a maioria dos reguladores lineares é construída:
O diodo zener é uma versão de 6,2V, portanto o nó marcado com "feedback" precisa de cerca de 6,8V para conduzir a Q1. R1 + R2 dividem a tensão de saída por 2, para que a saída seja 13,6V.
Se a tensão de saída subir, Q1 começará a conduzir e puxará a base de Q2 para baixo, de modo que Q2 forneça menos corrente à saída e sua voltagem diminua novamente.
Se a tensão de saída ficar abaixo da tensão definida de 13,6V, Q1 será desligado e, via R3, a tensão de entrada fornecerá Q2 corrente suficiente para que a tensão de saída suba novamente.
Portanto, o Q1 garantirá que a saída permaneça em 13,6V.
Essa é uma configuração muito básica, e a estabilidade e a regulação da linha não são ideais. Reguladores de tensão integrados adicionam componentes extras para maior estabilidade (temperatura), limitação de corrente e proteção contra superaquecimento.
Esta é uma excelente maneira de entender a teoria. Um regulador linear usará um transistor para diminuir a tensão como um resistor em linha (o transistor pode ser modelado como uma resistência variável) com o feedback alterando sua resistência para obter uma tensão de saída muito confiável. Este método é muito baixo ruído, mas não é eficiente em termos de energia em geral.
A página da Wikipedia não é tão ruim para aprender sobre eles. Os reguladores de comutação usam um método que pode ser mais do que uma bomba de carga, aproveitando os indutores que alteram a tensão para empurrar uma corrente contínua.
Essencialmente sim. Existe um transistor de passagem que muda de resistência, para que a tensão de saída permaneça constante. É como um resistor variável, porém, não um potenciômetro:
(fonte: techitoutuk.com )
A quantidade de resistência é controlada por um amplificador de feedback. Ele ajusta a resistência para que a tensão na saída seja constante, independentemente de alterações na tensão da fonte ou na resistência da carga.
Esse circuito simplificado ajuda?
simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab
As especificidades dos internos são basicamente as anteriores e são publicadas nas folhas de dados. Se você não consegue reconhecer circuitos comuns no esquema 7805 real e descobrir os detalhes do complexo circuito interno, receio que seja muito complicado detalhar aqui.
Já existem inúmeros links nas outras respostas e comentários, que devem ajudá-lo no seu caminho.
O Bitrex deu uma descrição da função interna do LM7805. Eu acho que está longe da realidade. Se alguém aprender como funciona, recomendo ler http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?baseLiteratureNumber=snva512&fileType=pdf por Robert Widlar. E você encontrará a Referência de tensão na caixa verde, identificará a caixa vermelha como circuito de partida e desligamento térmico, o Zdiode na caixa violeta como proteção SOA etc. Atenciosamente KPK