Интегральные стабилизаторы

Совершенно естественным ходом было бы упаковать типовой узел, состоящий из стабилитрона, транзистора и резистора в одну микросхему. Однако выдающийся схемотехник и разработчик аналоговых микроэлектронных устройств Р. Видлар, рассудил несколько иначе. Действительно, простейшая схема, обладает целым рядом недостатков, главным из которых является низкий коэффициент стабилизации. В зависимости от входного напряжения и от выходного тока напряжение на выходе может весьма сильно меняться и медленно отрабатывать быстрые изменения в нагрузке. Поэтому наилучшим выходом было бы использовать в стабилизаторах принцип отрицательной обратной связи. Такую схему не особенно трудно построить и на дискретных транзисторах, но с повышением качества ее сложность и, соответственно, стоимость резко возрастают. А вот в производстве микросхем безразлично— три транзистора они содержат или тридцать. Кроме того, все транзисторы находятся на одном кристалле и имеют одинаковую температуру и близкие характеристики, что недостижимо в дискретных схемах. Видлар этим воспользовался и сконструировал микросхему µА723, которая и легла в основу современных семейств интегральных стабилизаторов. Наиболее широко распространена и доступна серия стабилизаторов LM78/79_хх Cемейство LM содержит и другие типы микросхем. Выпускаются они очень многими производителями. вследствие чего буквы могут различаться, но цифры остаются теми же.

Цифры означают:

• первые две — наименование серии (78 — стабилизатор положительного напряжения, 79— отрицательного),
• вторые две— напряжение стабилизации (напр. 7805 — пятивольтовый стабилизатор положительного напряжения)

Выпускаются аналоги этой серии и в России, однако принцип наименования у нас другой— это серия 142ЕН_хх и др. Напряжения стабилизации в серии LM78/79 фиксированы, однако имеются и регулируемые типы (LM317, КР142ЕН12).

На рисунке вверху, приведена типовая схема включения такого стабилизатора и показано, как он может выглядеть внешне. В корпусе ТО-220, показанном на рисунке, внизу, такой стабилизатор может выдать ток до 2,4 А, если рассеиваемая мощность не превышает 20 Вт (с радиатором, естественно). Но есть большой выбор и других корпусов, включая корпуса для поверхностного монтажа. Особенно удобен маленький корпус ТО-92 (тогда в название вклинивается буква L, например: 78L05) — он позволяет стабилизировать питание отдельных узлов независимо друг от друга, избежав таким образом их взаимного влияния. Выходной ток стабилизаторов LM78L/79L в корпусе ТО-92— до 100 мА 

Схема включения интегрального стабилизатора {вверху), корпус ТО-220 (внизу)

Разумеется, серия 78/79_хх— не единственная в своем роде, есть и множество других аналогичных по функциональности и гораздо лучших по характеристикам. Так, стабилизаторы серий LM2931 (5-вольтовый) или LP2950 (на напряжение 5; 3,3 и 3 В) с выходным током до 100 мА отличаются сверхмалым собственным потреблением (несколько десятков микроампер) и сверхнизкой разницей напряжений на входе и выходе, при которой стабилизатор еще выполняет свои функции. Более современное семейство на замену 78_хх— это LM1117 (со стандартным для цифровой техники рядом напряжений от 1,8 до 5,0 В, а также регулируемым типом), которое выпускается в разных корпусах, в том числе и в корпусе ТО-220, как и 78_ХХ. Независимо от корпуса, это семейство работает вплоть до разницы между входом и выходом всего 1,2 В (для 78_хх требуется не менее 2 В) и ограничивает выходной ток значением 1,1-1,2 А. Следует учесть, что у LM1117, как у аналогичного LM1085, довольно велик собственный ток покоя (до 5-10 мА), и условием хорошего регулирования является ограничение минимального тока потребления, потому для малопотребляющих устройств они не годятся. Специальные малопотребляющие стабилизаторы (как, например, MIC5205 или LP2985 с токами покоя порядка микроампера), кроме упомянутых в начале абзаца, к сожалению, в корпусах с гибкими выводами не производятся.