Die Verwendung von Kondensatoren im Schaltplan des Spannungsreglers mit 7805 und 7812?

Ich bin ein Neuling in der Elektronik, daher fehlen mir viele grundlegende elektronische Kenntnisse.

Ich habe dieses Schema gefunden, in dem es darum geht, eine geregelte Stromversorgung mit 5 V und 12 V Gleichstrom aus Wechselstrom herzustellen. Das Diagramm ist unten:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das ist, was ich über den Schaltplan weiß:

  • J1 kann die Wechselspannung mit einem Spannungswandler transformieren
  • Die Diodenbrücke wandelt Wechselstrom in Gleichstrom um, aber der umgewandelte Gleichstrom ist wellenförmig
  • C1 (Elektrolytkondensator) und C2 (Keramikkondensator) werden verwendet, um den welligen Gleichstrom zu glätten
  • LM7805 und 7812 sind Regler, die verwendet werden, um die Gleichspannung konstant auf 5 V/12 V für den J2/J3-Ausgang zu machen
  • R1/R2-Widerstände werden verwendet, um den Strom für D1/D2-LEDs zu begrenzen. Wenn beide LEDs aufleuchten, wissen wir, dass im gesamten Stromkreis Strom fließt.

Ich habe ein paar Fragen:

  1. Sind die Dinge, die ich oben sage, richtig oder falsch?
  2. Wozu dienen die Kondensatoren C3, C4, C5, C6? Werden sie verwendet, um den DC zu glätten und den Ausgangs-DC stabiler zu machen? Was ist der Unterschied bei der Verwendung von Elektrolytkondensatoren und Keramikkondensatoren in diesem Schema?
J1 kann die Wechselspannung mithilfe eines Spannungswandlers transformieren. Genauer: J1 ist ein Stecker , der an einen Wechselspannungswandler angeschlossen wird. Dieser Transformator nimmt 240 V Wechselspannung (gefährlich!) auf und wandelt sie in eine berührungssichere Niederspannung (z. B. 15 V Wechselspannung) um.
Wenn beide LEDs aufleuchten, wissen wir, dass im gesamten Stromkreis Strom fließt. Genauer: Wenn beide LEDs leuchten, wissen wir, dass an den Ausgängen der Schaltung Spannungen anliegen.
C2, C3, C4, C5 und C6: Diese Schaltung wird sehr wahrscheinlich ohne sie funktionieren, aber es wird empfohlen, diese Kondensatoren an Ort und Stelle zu haben, um den LM7805 und LM7812 stabiler zu machen, damit sie sich "besser" verhalten. Es ist nur "gute Praxis", diese Kondensatoren dort zu haben.
In Bezug auf Elektrolyte und Keramik: Sie stellen keine Keramik mit so hohen Werten wie 1 mF her. Was den Rest der Kappen mit Polarität betrifft - sie könnten auch aus Keramik sein, wenn Sie eine mit der richtigen Nennspannung finden. 10uF in Keramik 0603/0805 usw. ist eine etwas neue Technologie. Vor einigen Jahrzehnten musste man eine andere Chemie wie Tantal- oder Aluminiumelektrolyte verwenden. LM78-Regler sind eine sehr alte Technologie.
@Bimpelrekkie Danke. Kann ich genauer nach den LEDs fragen: Leuchten beide, wenn nichts mit J2 und J3 verbunden ist? Wenn ich beispielsweise J2 mit einem 5-V-Gerät verbinde und J3 mit keinem Gerät verbinde, leuchtet die D1-LED und die D2-LED nicht (es fließt kein Strom durch die D2-LED und LM7812 auch), richtig? Dass der J-Anschluss ein offener Stromkreis ist, wenn er nicht mit einem anderen Gerät verbunden ist, oder dass er immer ein geschlossener Stromkreis ist?
LEDs: Leuchten beide, wenn nichts mit J2 und J3 verbunden ist? Im Normalbetrieb leuchten die LEDs immer. Die LEDs reagieren nicht auf den Strom, der durch J2, J3 fließt. Deshalb schrieb ich: "Wenn beide LEDs leuchten, wissen wir, dass an den Ausgängen der Schaltung Spannungen anliegen." Nur wenn Sie zu viel Strom (abnormaler Betrieb!) von J2, J3 ziehen , wodurch die Spannung abfällt, erlöschen die LEDs. Dann können die LM78xx-Geräte SEHR HEISS werden , tun Sie dies also nicht. Die LM78xx-Geräte schützen sich selbst, sodass sie nicht beschädigt werden.

Antworten (3)

Meistens richtig, außer dass J1 ein Anschluss ist, wie jwh sagte.

Wozu dienen die Kondensatoren C3, C4, C5, C6?

Wie üblich kann man sich das im Zeitbereich oder im Frequenzbereich vorstellen:

Zeitbereich: Spannungsregler reagieren nicht sofort auf eine Änderung des Laststroms. Wenn also der Laststrom schnell ansteigt, sackt die Ausgangsspannung für kurze Zeit ab, bis der Regler aufholt. Die Ausgangskondensatoren bieten eine Kurzzeitspeicherung, um dies zu minimieren.

Frequenzbereich: Die Ausgangsimpedanz eines Spannungsreglers sieht induktiv aus, weil sie mit zunehmender Frequenz ansteigt. Um eine niedrige Ausgangsimpedanz (um die Änderung von Vout bei Änderungen des Laststroms zu minimieren) über ein breites Frequenzband zu erhalten, werden Kondensatoren hinzugefügt, die bei hoher Frequenz eine niedrige Impedanz bieten.

Diese Kondensatoren sind auch wichtig für die Stabilität: Überprüfen Sie immer das Datenblatt, einige Regler schwingen mit den falschen Kappen. Regler der 78xx-Serie sind jedoch nicht wählerisch.

Wenn sich zwischen dem Regler und der Last lange Drähte befinden, erhöht dies die Induktivität, sodass die Versorgungsspannung an der Last stärker vom Laststrom abhängt. Daher fügen wir Entkopplungskondensatoren in der Nähe der Last hinzu. In diesem Fall sind diese Entkopplungskappen dafür verantwortlich, die Versorgungsimpedanz niedrig zu halten und etwas Energie für schnelle Änderungen des Laststroms zu speichern, und die Kappen in der Nähe des Reglers sind eher dafür verantwortlich, ihn stabil zu halten.

Sind die Dinge, die ich oben sage, richtig oder falsch?

Meistens bis auf die Aussage zu J1. J bezeichnet normalerweise einen Anschluss, und dies ist weder ein Transformator noch ein anderes Gerät, das die AC-Netzeingangsspannung ändert. Dieser Teil der Schaltung ist nicht dargestellt und es ist wahrscheinlich, dass diese Schaltung eine AC-Eingangsspannung wie 15 VAC benötigt.

Wozu dienen die Kondensatoren C3, C4, C5, C6? Werden sie verwendet, um den DC zu glätten und den Ausgangs-DC stabiler zu machen? Was ist der Unterschied bei der Verwendung von Elektrolytkondensatoren und Keramikkondensatoren in diesem Schema?

Diese ausgangsseitigen Kondensatoren tragen dazu bei, die Ausgangsspannung unter variierenden Lastbedingungen aufrechtzuerhalten. Genau wie die Eingangsseitenkappen bieten sie also eine Filterung.

Die Elektrolytkappen funktionieren bei niedrigen Frequenzen besser, während die Keramikkappen bei höheren Frequenzen besser funktionieren. Durch die Kombination beider erhalten Sie also eine angemessene Abdeckung verschiedener Lasten, von denen einige Schaltgeräte enthalten können, die höhere Frequenzanforderungen an die Versorgung stellen.

Die Kondensatoren machen den Spannungsregler auch stabil – viele Linearregler (Low-Dropout-Regler sind besonders anfällig dafür, aber auch die 78xx-Serie) können am Ende ohne eine angemessene Kapazität an ihrem Ausgang oszillieren, und einige erfordern eine Eingangskapazität zu. Einige von ihnen erfordern sogar Kondensatoren mit einer minimalen ESR-Menge! Dies unterscheidet sich vom bloßen Weiterleiten von Eingangsrauschen zum Ausgang; Die Oszillation tritt auch bei einem vollkommen stabilen, rauschfreien Eingang auf.

Abgesehen von der Verhinderung von Oszillationen, wie in anderen Antworten erwähnt, unterdrücken die Ausgangskondensatoren auch das Rauschen auf den Versorgungsleitungen erheblich: Spannungsreferenzen in Schaltungen wie 7805 und 7812 sind verrauscht und dieses Rauschen wird zusammen mit der Referenzspannung zum Erreichen der Ausgangsspannung verstärkt. Die Chipfläche bietet keinen nennenswerten Raum zum Hinzufügen von Glättungskondensatoren zum Beruhigen der Referenzquelle. Also setzt man stattdessen einen Kondensator an den Ausgang. Dies funktioniert einigermaßen gut, da der Linearregler als Stromquelle fungiert, aber nicht aktiv als Senke, sodass er den Strom nicht entsprechend dem Rauschen an der Referenzspannungsquelle hin und her pumpt.

Für Motoren und andere Lasten und Logikschaltungen ist diese Art von Rauschen auf den Versorgungsleitungen nicht übermäßig relevant. Für Audio- und Messschaltungen kann es ziemlich schädlich sein.