Возможная замена стабилизаторов напряжения 78xx, это линейные стабилизаторы используются на протяжении десятилетий, и они все еще широко используются и сегодня. Нет сомнений в том, что они являются простым и эффективным способом получения стабилизированного источника постоянного напряжения в диапазоне от 3,3В до 24В. Они дешевы, доступны и просты в использовании. Но, будучи линейными устройствами, они могут быть неэффективными, и это вызывает две основные проблемы.
Мало того, что большая часть подаваемого напряжения расходуется впустую, ее необходимо надлежащим образом отвести, чтобы не допустить перегрев. Другими словами, большая неэффективность означает большее рассеивание мощности, а большее рассеивание означает, что требуется большой радиатор для отвода тепла. Конечно, существует множество импульсных ИС, которые выполняют аналогичную работу, но они почти всегда требуют довольно много дополнительных «вспомогательных» компонентов, включая катушку индуктивности.
Даже в этом случае результат может не соответствовать характеристикам 78xx, например, допустимый диапазон входных напряжений может быть более ограниченным. В статье описывается импульсный стабилизатор, который в большинстве случаев может использоваться как прямая замена стабилизатора 78xx, но с гораздо с высоким кпд, при более высоких токах и перепадах напряжения. Стабилизатор выполнен на плате примерно того же размера, что и корпус TO-220, и имеет те же три вывода. Стабилизатор относительно простой и не требует большого количества компонентов.
Хотелось бы отметить, что иногда предпочтительнее линейные регуляторы, в основном потому, что на его выходе нет помех (таких, как импульсные). Линейные стабилизаторы также могут иметь лучшее регулирование. Конечно, импульсные стабилизаторы постоянно совершенствуются в этом отношении, но на практике всегда будет так, когда нужен именно линейный стабилизатор напряжения.
Приведенный в статье стабилизатор разработан как можно ближе по характеристикам для прямой замене 78xx в корпусе TO-220, и первым делом, был размер. Размер корпуса TO-220 составляет около 10 мм x 15 мм небольшой размер для печатной платы. Но это не будет полноценной заменой, если он не тех размеров. В любом случае плата стабилизатора со всеми его компонентами обычно составляет около половины веса устройства TO-220.
Выбор импульсного стабилизатора является компромиссом между размером и простотой монтажа является корпус MSOP-8 (восьми контактный корпус с малыми габаритами). Подходящий компонент, входящий в эту схему, с хорошим компромиссом и по большинству необходимых параметров. В итоге выбор стабилизатор Microchip MCP16311. Он имеет частоту переключения 500 кГц и работает с минимальным количеством внешних компонентов для регулируемого выхода. Он может работать с напряжением до 30В.
Схема конструкции показана на рисунке в тексте статьи с выбранными компонентами для выходного напряжения 5В. Микросхема — это контроллер MCP16311. Он работает в пределах входного напряжения 4,4–30В на входе может выдавать 2–24В при токе до 1А. Микросхема имеет внутренний низковольтный стабилизатор для схемы управления, который должен быть зашунтирован конденсатором 1мкф, подключенным между выводом 2 и землей. Этот вывод имеет напряжение около 5В, поэтому достаточно конденсатора на напряжение 6,3В.
Вывод 1 подключен к внутренней цепи обратной связи микросхемы. Напряжение на выводе 1 сравнивается с прецизионным опорным напряжением 0,8В, поэтому этот вывод должен быть подключен к средней точке делителя напряжения между выходом и землей. Отношение этого делителя устанавливает, какая часть выходного напряжения подается на вывод 1, и, таким образом, определяет выходное напряжение.
Для выходного напряжения 5В верхний резистор в идеале должен быть 52,5 кОм. При изменении этого сопротивления будет установлено другое выходное напряжение, но для оптимальной работы необходимо подобрать и другие компоненты. На практике 52,3k является ближайшим общедоступным значением из серии E96. При этом получаем номинальное выходное напряжение 4,984В.
Для сравнения, резистор 51 кОм (встречается в более распространенной серии E24) устанавливает номинальное выходное напряжение 4,88В. Если вам не нужен прецизионный источник опорного напряжения, любой из резисторов будет достаточен для большинства источников питания 5В. На этом все, это не призыв поголовного перехода на импульсные контроллеры, а как один из вариантов для замены и использования.