Datasheet 7805 và Hướng dẫn sử dụng – Mạch ứng dụng của 7805

LM7805 hay 7805 là IC ổn áp đầu ra 5V. Nó là IC ổn áp dương dòng LM78xx, được sản xuất đóng gói TO-220 và các kiểu đống gói khác như TO-92, Dpark, TO-03. IC 7805 sử dụng rộng rãi trong các thiết bị thương mại và giáo dục như là một thiết bị tốt để cung cấp năng lượng cho họ mạch tích hợp kỹ thuật số TTL. Nó cũng được sử dụng bởi nhiều người đam mê điện tử và thợ do giá rẻ, dễ sử dụng và không cần nhiều linh kiện bên ngoài. IC có nhiều tính năng tích hợp lý tưởng để sử dụng trong nhiều ứng dụng điện tử như dòng điện đầu ra 1.5A, chức năng bảo vệ quá tải, bảo vệ quá nhiệt, dòng điện tĩnh thấp, v.v.

Tính năng / Thông số kỹ thuật của IC 7805

• Gói TO-220
• Dòng điện đầu ra là 1,5 Ampe
• Chức năng tắt ngắn mạch tức thì
• Chức năng tắt quá nhiệt tức thì
• Giá rẻ
• Đáng tin cậy để sử dụng trong các thiết bị thương mại
• Đầu ra 5V chính xác và cố định
• Điện áp đầu vào tối thiểu để cung cấp đầu ra 5 volt: 7,3V. dưới 7,3V chip có thể không cung cấp 5 volt ổn định.
• Điện áp đầu vào tối đa 35V DC
• Dòng điện tĩnh thấp chỉ 8mA

Kiến thức cơ bản: Dòng có thể duy trì 1A; dòng đỉnh 2.2A; công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W; công suất tiêu tán nếu dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W; Điện áp đầu vào tối đa 35V DC; Điện áp đầu vào tối thiểu để cung cấp đầu ra 5 volt: 7,3V.

Sơ đồ chân IC ổn áp 7805

Bên trong IC-7805 có nhiều thành phần được kết nối thành một sơ đồ Schematic. Nó là rất nhiều! Vì vậy, trong quá trình sử dụng chúng ta không cần phải hiểu các thiết bị đó

So sánh với mạch điều chỉnh ổn áp bằng diode và transistor Zener đơn giản nhất. Điện áp đầu vào: 12V và Đầu ra: 5V 1A.

Phân tích sơ đồ khối 7805

Nguyên lý hoạt động của ổn áp nối tiếp dựa trên bốn phần chính:

1) Phần tử công suất (Series Part Element), thường là một cặp darlington để tăng hfe

2) Phần tử chuẩn (Reference Voltage) tạo điện áp chuẩn (bằng Zenner Diode hoặc bằng mạch Band-gap Ref)

3) Phần tử so sánh – khuyếch đại sai biệt (Error Amplifier)

4) Phần tử lấy mẫu để lấy mẫu điện áp ra,

Như trong hình vẽ trên, phần tử lấy mẫu thường đơn giản là một cầu chia điện bằng các điện trở nối tiếp. Như vậy điện áp ra được lấy mẫu và đưa vào lối vào âm của bộ khuyếch đại sai biệt. Điện áp từ phần tử chuẩn Vref được đưa vào lối vào dương của khuyếch đại sai biệt. Khi lối ra giảm so với Vref lối ra của bộ so sách sai biệt sẽ tăng lên, làm cho phần tử công suất dẫn nhiều hơn để kéo lối ra lên giá trị ổn định. Ngược lại khi lối ra tăng …

Như vậy phần tử công suất của thiết bị này hoạt động ở chế độ tuyến tính, vì vậy ổn áp nối tiếp còn được gọi là ổn áp tuyến tính (linear) để phân biệt với ổn áp xung (switching).

Các ứng dụng của IC ổn áp 7805

Giảm áp

Nguồn điện

Bộ sạc pin

Nguồn cung cấp năng lượng mặt trời

Các ứng dụng liên quan đến vi điều khiển

Trình điều khiển động cơ

IC thay thế và tương đương cho 7805

LM340, LM340A và LM1084-5.0 có thể sử dụng tương đương với LM7805, nếu không có bạn cũng có thể sử dụng IC LM317 để có được đầu ra 5V cố định.

Cách chạy lâu dài an toàn trong mạch

Để có hiệu suất ổn định và lâu dài, bạn không nên vận hành tải quá 1,5A, luôn sử dụng bộ tản nhiệt phù hợp với nó, luôn kiểm tra sơ đồ chân trước khi sử dụng và không hoạt động ở nhiệt độ dưới 0 độ C và trên +125 độ C, và luôn bảo quản ở nhiệt độ trên -65 độ C và dưới +150 độ C.

Tại sao phải tản nhiệt trong IC 7805

Trong bộ điều chỉnh điện áp IC 7805, rất nhiều năng lượng được tiêu hao dưới dạng nhiệt. Sự khác biệt về giá trị của điện áp đầu vào và điện áp đầu ra là nhiệt. Vì vậy, nếu sự khác biệt giữa điện áp đầu vào và điện áp đầu ra cao, thì sẽ có nhiều sinh nhiệt hơn. Nếu không có tản nhiệt, quá nhiệt này sẽ gây ra hỏng hóc.

Chúng tôi gọi, sự khác biệt tối thiểu có thể chấp nhận được giữa điện áp đầu vào và đầu ra để giữ cho điện áp đầu ra ở mức thích hợp là sụt áp. Tốt hơn là nên để điện áp đầu vào lớn hơn điện áp đầu ra từ 2 đến 3V, hoặc đặt một tấm tản nhiệt phù hợp để tản nhiệt . Chúng ta phải tính toán kích thước tản nhiệt hợp lý. Công thức sau đây sẽ cho bạn một ý tưởng về phép tính này.

Bây giờ, chúng ta có thể phân tích mối quan hệ của nhiệt sinh ra và giá trị điện áp đầu vào trong bộ điều chỉnh này với hai ví dụ sau.

Giả sử một hệ thống có điện áp đầu vào 16V và dòng điện đầu ra yêu cầu là 0,5A.

Vì vậy, nhiệt sinh ra

Do đó, năng lượng nhiệt 5,5W bị lãng phí và năng lượng thực tế được sử dụng

Đó là năng lượng gần như gấp đôi bị lãng phí dưới dạng nhiệt. Tiếp theo, chúng ta có thể xem xét trường hợp khi đầu vào thấp hơn, chẳng hạn như 9V. Trong trường hợp này, nhiệt sinh ra

Từ đó, chúng ta có thể kết luận rằng đối với điện áp đầu vào cao, IC điều chỉnh này sẽ trở nên kém hiệu quả.

Thiết kế mạch ổn áp 5V sử dụng IC 7805:

Chúng ta cấp điện áp đầu vào qua J2 (tương ứng theo các chân âm dương) và điện áp 5V ở ngõ ra được lấy qua chân J1.

Tụ C1 và C2 có tác dụng lọc điện áp đầu vào cấp cho chân Vi của IC 7805. Tụ C1 có tác dụng cung cấp điện áp tạm thời cho chân Vi khi nguồn đột ngột bị sụt áp. Tụ C2 là tụ gốm nên có trở kháng lớn, C2 với tác dụng ngăn nguồn đầu vào tăng áp đột ngột làm dạng sóng điện áp đầu vào sẽ có hình răng cưa.

Tụ C3 và C4 có tác dụng lọc điện áp cấp cho tải tiêu thụ lấy từ chân Vo của IC 7805. Tụ C3 có tác dụng cung cấp điện áp tạm thời cho tải khi điện áp tải đột ngột bị sụt áp. Tụ C4 có trở kháng lớn, C4 với tác dụng lọc nhiễu điện áp đầu ra (nhiễu là các điện áp không mong muốn làm cho dạng sóng điện áp ngõ ra sẽ có hình răng cưa).

Lưu ý khi sử dụng IC 7805

– IC 7805 dễ toả nhiệt nên muốn mạch hoạt động ổn định và lâu dài, chúng ta nên gắn thêm tản nhiệt cho IC

– Mạch ổn áp LM7805 này phù hợp để cấp nguồn cho các mạch điện tử được vận hành với điện áp 5V và dòng điện 1A đổ lại

Tăng dòng cho IC ổn áp 7805

Mạch nguồn 5V dùng 7805 được ứng dụng rất nhiều để ổn định điện áp 5VDC. Tuy nhiên IC7805 chỉ cho dòng tối đa 1A (nên sử dụng 50%) nên khi ta muốn dòng lớn hơn thì cần gắn một con Transistor như mạch sau:

Thứ nhất là các thông số chính của mạch:

• Điện áp đầu vào từu 8 – 24VDC.
• Điện áp đầu ra 5V – 8A.
• Cọc nguồn đầu vào 3A.
• Tụ điện hóa 470uF – 50V.
• Tụ điện không phân cực 104.
• Led báo nguồn và điện trở Led.
• Ổn áp 7805.
• PNP B688

Để 7805 làm việc tốt thì điện áp cấp vào phải lớn hơn điện áp đầu ra khoảng 2V.

Công suất tiêu tán IC 7805 tính theo:

Pd = (Ui – Uo) * I

Trong đó:

• Ui – áp lối vào
• Uo – áp lối ra
• I – dòng sử dụng

Vì công suất tiêu tán IC7805 tối đa 2W nên rất khó có thể sử dụng dòng tối đa 1A vì áp dụng công thức trên ta được:

– Công suất tiêu tán max 2W

– Dòng max 1A

– Chênh lệch áp vào ra tối thiểu 2V (Cấp Vin 7VDC)

Ta có: Pd = 1A * 2V =2W.

Mà điện áp thực tế cấp thường cao hơn rất nhiều dẫn đến dòng qua IC phải nhỏ để đảm bảo công suất.

Khối mạch và chỉnh lưu: Sử dụng diode cầu 5A để chỉnh lưu điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng ta lấy là 12V. Chúng kết hợp với tụ chỉnh lưu để tạo ra điện áp DC có giá trị 15V.

Khối mạch ổn áp và nâng dòng: Có nhiệm vụ tạo điện áp ổn định 5V ở đầu ra. Sử dụng IC 7805 để chuyển điện áp đầu vào 15V thành điện áp có mức 5V. IC cho dòng ra định danh là 1A tuy nhiên trên thực tế thì dòng ra khoảng 500mA. Do vậy, để tạo ra nguồn cung cấp 3A chúng ta cần sử dụng mạch nâng dòng dùng PNP B688. Việc nâng dòng sẽ là I7805+I của Transistor do đó chọn Tran có dòng lớn thì dòng ra sẽ lớn. Để ổn định chúng ta chỉ nên dùng khoảng 70% với công suất nhà sản xuất đưa ra.