يعد منظم الجهد 7805 أحد أكثر المنظمين الخطيين استخداما لتوليد مصدر مستقر +5 فولت. تشتهر ببساطتها وموثوقيتها وحمايتها المدمجة ، وتظل خيارا موثوقا به. من لوحات التحكم الدقيقة إلى دوائر المستشعرات، يضمن الموديل 7805 أداء ثابتا في كل من مشاريع الإلكترونيات التعليمية والمهنية.
ج 1. ما هو منظم الجهد 7805؟
ج 2. ملامح منظم الجهد 7805
ج 3. 7805 المواصفات الفنية لمنظم الجهد
ج 4. 7805 منظم الجهد Pinout
ج 5. إمداد نموذجي 5 فولت باستخدام 7805
ج 6. مبدأ العمل لمنظم الجهد 7805
ج 7. اعتبارات الحرارة والكفاءة
ج 8. تطبيقات منظم الجهد 7805
ج 9. داخل دائرة IC لمنظم الجهد 7805
ج 10. إيجابيات وسلبيات منظم الجهد 7805
ج 11. الأخطاء الشائعة التي يجب تجنبها في منظم الجهد 7805
ج 12. اختبار واستكشاف الأخطاء وإصلاحها منظم الجهد 7805
ج 13. 7805 بدائل للكفاءة العالية
ج 14. استنتاج
ج 15. الأسئلة المتكررة [FAQ]
ما هو منظم الجهد 7805؟
7805 هو منظم خطي كلاسيكي ثابت الإخراج يوفر +5 فولت من جهد إدخال أعلى. إنه ينتمي إلى عائلة 78xx ، حيث يشير "xx" إلى الجهد المنظم. مع ثلاثة دبابيس فقط (IN ، GND ، OUT) ، من السهل الاندماج في الدوائر دون متطلبات تصميم متقدمة. تأتي شعبيتها من كونها متينة وغير مكلفة ومصنعة من قبل كل شركة أشباه الموصلات الكبرى تقريبا ، مما يضمن التوافق من دبوس إلى دبوس عبر البائعين.
غالبا ما يتم توفيره في حزمة TO-220 للتصميمات عبر الفتحات ، ولكن تتوفر خيارات التثبيت السطحي مثل SOT-223 و D²PAK (TO-263) لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور المدمجة. في حين أن 7805 مصمم لقضبان +5 فولت ، فإن الأجهزة ذات الصلة مثل 7806 (+6 فولت) و 7809 (+9 فولت) و 7905 (-5 فولت) توسع نفس العائلة. تعمل المنظمين القابلة للتعديل مثل LM317 عند الحاجة إلى جهد غير قياسي.
ميزات منظم الجهد 7805
• تنفيذ بسيط: يحتاج فقط إلى مكثفات مدخلات ومخرجات صغيرة لتحقيق الاستقرار.
• محرك تيار لائق: الإمدادات ~ 1 أمبير بشكل مستمر ؛ تصل إلى 1.5 أمبير ذروة مع غرفة التبريد المناسبة.
• حماية مدمجة: يتم دمج الحد من التيار والإغلاق الحراري وتعويض المنطقة الآمنة.
• تحمل الخطأ: ينجو من الدوائر القصيرة والأحمال الزائدة وأحداث درجات الحرارة الزائدة.
• التسرب المعتدل: عادة ~ 2 فولت ، لذلك يجب أن يظل الإدخال ≥7 فولت.
• درجة حرارة تشغيل واسعة: مصممة للنطاقات التجارية والصناعية ، حتى ~ 125 درجة مئوية حسب العبوة.
7805 المواصفات الفنية لمنظم الجهد
| معلم | القيمة / المدى | ملاحظات |
|---|---|---|
| جهد الإخراج | 5 فولت (ثابت) ±4٪ بشكل نموذجي | يضمن بعض البائعين ±2٪ |
| جهد الإدخال (موصى به) | 7–25 فولت | يسمح بالتسرب + الإرتفاع المموج |
| جهد الإدخال (الحد الأقصى) | 25-35 فولت (خاص بالبائع) | الحد الأقصى المطلق ، تحقق من ورقة البيانات |
| تيار الإخراج | \~1 مستمر | محدودة حراريا وتعتمد على العبوة |
| التيار الهادئ | \~5 مللي أمبير | استنزاف طفيف في وضع الاستعداد |
| جهد التسرب | \~2 فولت | أقل عند الحمل الصغير ، أعلى عند 1 أمبير |
| المكثفات (التفافية) | 0.33 ميكروفهرنهايت (داخلي)، 0.1 ميكروفهرنهايت (خارج) | ضعه بالقرب من دبابيس المنظم |
| لائحة الخط | 3-7 مللي فولت/فولت بشكل نموذجي | التغيير في Vout لكل خطوة Vin |
| تنظيم الحمل | 25-50 مللي فولت (0-1 أمبير) | التغيير في Vout من عدم التحميل إلى التحميل الكامل |
| PSRR | \~62-70 ديسيبل @ 100 هرتز | رفض قوي للتموج / الضوضاء |
| تموج الإخراج / الضوضاء | \~ 40-80 ميكروفولت rms | أقل من معظم مستلزمات وضع التبديل |
7805 منظم الجهد Pinout
| دبوس | الاسم | الوصف |
|---|---|---|
| 1 | في | مدخل تيار مستمر غير منظم (≥7 فولت) |
| 2 | GND | مسار العودة الأرضي |
| 3 | خارج | خرج منظم +5 فولت |
إمداد 5 فولت نموذجي باستخدام 7805
غالبا ما تبدو سلسلة المنظم القياسية من 12 فولت إلى 5 فولت كما يلي:
• محول تنحي - يقلل من تيار متردد التيار الكهربائي (110/220 فولت) إلى مستوى تيار متردد ~ 12 فولت أكثر أمانا.
• مقوم الجسر - يحول التيار المتردد إلى تيار مستمر نابض باستخدام أربعة صمامات ثنائية.
• مكثف مرشح السائبة - يعمل مكثف إلكتروليتي كبير (عادة 1000 ميكروفهرنهايت / 25 فولت) على تنعيم شكل الموجة المصحح إلى تيار مستمر أكثر استقرارا.
• 7805 Regulator IC - ينظم التيار المستمر السلس ويثبت الجهد بدقة عند +5 فولت.
• المكثفات الجانبية - مكثف سيراميك 0.33 ميكروفهرنهايت عند الإدخال و 0.1 ميكروفهرنهايت عند الإخراج يمنع التذبذبات ويحسن الاستجابة العابرة.
• مكونات الحماية - الصمامات لسلامة الحمل الزائد ، والصمام الثنائي القطبي العكسي عبر IN/OUT للحماية من التفريغ عند انهيار المدخلات، ومثبط زيادة التيار الاختياري لارتفاعات التيار الكهربائي.
يظهر هذا الإعداد في لوحات Arduino ووحدات الاستشعار والأنظمة المدمجة الصغيرة. على سبيل المثال ، يستخدم Arduino UNO المدعوم بمحول حائط 12 فولت 7805 داخليا لتوفير سكة 5 فولت منظمة للدوائر المنطقية والأجهزة الطرفية.
مبدأ العمل لمنظم الجهد 7805
داخليا ، يدمج 7805 ثلاث كتل رئيسية: مرجع 5 فولت ، ومضخم خطأ ، وترانزستور تمرير متسلسل. يراقب مضخم الخطأ باستمرار الإخراج مقابل المرجع ويضبط توصيل عنصر التمرير.
• عندما ينخفض الإخراج: يتم تشغيل ترانزستور التمرير بقوة أكبر ، مما يسمح بتدفق المزيد من التيار ورفع الجهد مرة أخرى إلى 5 فولت.
• عندما يرتفع الإخراج: تزداد المقاومة الفعالة للترانزستور ، مما يقلل من تدفق التيار ويسحب الجهد مرة أخرى لأسفل.
يحافظ نظام التغذية المرتدة ذو الحلقة المغلقة هذا على خرج ثابت +5 فولت مع تنظيم جيد للخط والحمل ، مع تقليل الضوضاء أيضا مقارنة بالإمدادات غير المنظمة.
المقايضة هي عدم الكفاءة: يتم تبديد الجهد الزائد كحرارة. يتم إعطاء فقدان الطاقة من خلال:
الخيط = (فين − 5) × إيوت
هذا يجعل 7805 بسيطا وموثوقا به ، ولكنه أقل كفاءة عندما يكون جهد الدخل أعلى بكثير من 5 فولت أو عند توفير تيارات أعلى.
اعتبارات الحرارة والكفاءة
ينظم الموديل 7805 الجهد عن طريق تبديد الطاقة الزائدة كحرارة. الطاقة المفقودة هي:
غش = (فين − 5) × إيوت
هذا يجعل الإدارة الحرارية عامل تصميم رئيسي ، خاصة عندما يكون جهد الدخل أعلى بكثير من 5 فولت أو يكون تيار الحمل كبيرا.
قيم المقاومة الحرارية
• عبوة TO-220: RθJA ≈ 50-65 درجة مئوية / واط (بدون غرفة تبريد) ، RθJC ≈ 5 درجة مئوية / ث.
• عبوة SOT-223: RθJA ≈ 90-110 درجة مئوية / واط (انتشار حراري محدود).
• مع غرفة التبريد: يمكن أن تتحسن RθJA إلى 10-20 درجة مئوية / واط حسب الحجم وتدفق الهواء.
إرشادات غرفة التبريد
• قم بتثبيته على خافضات الحرارة المصنوعة من الألومنيوم أو الهيكل المعدني لتبديد أفضل.
• استخدم الشحوم الحرارية أو الوسادات العازلة لتقليل مقاومة الواجهة.
• تأكد من تدفق الهواء المناسب إذا تجاوز التبديد ~ 5 واط.
مثال عمل
بالنسبة إلى Vin = 12 V ، Iout = 0.5 A:
غش = (12 − 5) × 0.5 = 3.5 واط
• بدون غرفة تبريد (RθJA = 50 درجة مئوية / ث): ارتفاع درجة حرارة Tj ≈ 175 درجة مئوية → غير آمن.
• مع غرفة التبريد (RθJA = 15 درجة مئوية / واط): يرتفع ارتفاع درجة الحرارة ≈ 52 درجة مئوية → آمنا في درجة حرارة الغرفة.
أمثلة الكفاءة
• فين = 9 فولت ، Iout = 500 مللي أمبير → الكفاءة ≈ 5/9 = 56٪.
• فين = 12 فولت ، Iout = 500 مللي أمبير → الكفاءة ≈ 5/12 = 42٪.
وبالتالي ، يعمل 7805 بشكل أفضل مع التيارات المنخفضة إلى المعتدلة وعندما يكون Vin قريبا من 5 فولت. بالنسبة للطاقة العالية أو الاختلافات الكبيرة في المدخلات والمخرجات ، يفضل استخدام منظم التبديل من أجل الكفاءة.
تطبيقات منظم الجهد 7805
لا يزال الموديل 7805 شائعا بسبب بساطته وأدائه القوي عبر مجموعة واسعة من الأنظمة منخفضة الطاقة. تشمل حالات الاستخدام الشائعة ما يلي:
• تشغيل لوحات المتحكم الدقيق - يوفر سكة ثابتة بجهد 5 فولت لمنصات مثل لوحات تطوير Arduino و STM32 و AVR و PIC. إنه يضمن التشغيل المستقر حتى عندما يكون مصدر الإدخال من محولات الحائط أو مصادر غير منظمة.
• الدوائر التناظرية وأجهزة الاستشعار - تستخدم لتزويد مكبرات الصوت ، و ADCs ، وأجهزة الاستشعار الدقيقة حيث يكون الجهد النظيف منخفض التموج مهما للدقة.
• الوحدات الطرفية للقيادة - يدعم الأحمال الصغيرة مثل المرحلات ووحدات LCD وأجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية التي تتطلب إمدادا موثوقا به بجهد 5 فولت.
• أنظمة تعمل بالبطارية - مناسبة لحزم البطاريات ≥7 فولت (مثل 9 فولت أو 12 فولت) حيث يتم سحب التيارات المعتدلة ، مما يجعلها مفيدة في الدوائر المحمولة أو أنظمة النسخ الاحتياطي.
• التحويلات المعملية والتعليمية - شائع في إعدادات مقاعد البدلاء حيث يتم تنظيم مصدر 12 فولت حتى 5 فولت للنماذج الأولية ومشاريع الطلاب.
داخل دائرة IC لمنظم الجهد 7805
تم تصميم IC منظم الجهد 7805 لتوفير خرج ثابت 5 فولت من جهد إدخال أعلى. يجمع تصميمه الداخلي بين ميزات التنظيم والتغذية الراجعة والسلامة ، مما يجعله أحد أكثر منظمات الجهد موثوقية المستخدمة في الإلكترونيات.
التحكم الرئيسي (Q16 - ترانزستور التمرير)
Q16 يدير التدفق الحالي بين المدخلات والمخرجات. إنه يعمل جنبا إلى جنب مع الدائرة المرجعية لفجوة النطاق (القسم الأصفر) ، والتي توفر جهدا مرجعيا ثابتا لا يتغير مع درجة الحرارة.
ردود الفعل وتصحيح الخطأ
يتم تغذية جزء صغير من الإخراج من خلال Q1 و Q6. إذا كان الجهد مرتفعا جدا أو منخفضا جدا ، فإنهم يولدون إشارة خطأ. يتم تضخيم هذه الإشارة بواسطة مضخم الخطأ (القسم البرتقالي) وتستخدم لضبط Q16 ، مع الحفاظ على الإخراج مغلقا عند 5 فولت.
دائرة بدء التشغيل (القسم الأخضر)
تضمن هذه الدائرة تنشيط مرجع فجوة النطاق بشكل صحيح عند تشغيل المنظم. بدونها ، قد يفشل IC في البدء. بمجرد تنشيطه ، فإنه يحافظ على استقرار عملية التنظيم.
حماية مدمجة
يتضمن الموديل 7805 العديد من ميزات الأمان:
• Q13 يمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• Q19 يحمي من جهد الإدخال المفرط.
• Q14 يحد من تيار الإخراج.
تعمل هذه الدوائر الواقية على تقليل الإخراج أو إيقاف تشغيله عند الضرورة ، مما يمنع تلف كل من IC والأجهزة المتصلة.
مقسم الجهد (القسم الأزرق)
يقوم المقسم بتقليل جهد الخرج للمقارنة الداخلية. يسمح ذلك للمنظم بإجراء تعديلات دقيقة والحفاظ على استقرار الإخراج تحت الأحمال المختلفة.
إيجابيات وسلبيات منظم الجهد 7805
| الايجابيات | سلبيات |
|---|---|
| سهل الاستخدام - لا يتطلب سوى عدد قليل من المكثفات الخارجية ؛ لا حاجة للضبط أو التعديل. | كفاءة منخفضة عند ارتفاع Vin - يتبدد جهد الإدخال الزائد كحرارة ، مما يقلل من الكفاءة. |
| الحماية المدمجة - يضمن ماس كهربائى والإغلاق الحراري والحد من التيار تشغيلا أكثر أمانا. | التحديات الحرارية - يولد حرارة كبيرة عند التيارات العالية ، وغالبا ما يحتاج إلى غرفة تبريد. |
| خرج مستقر ومنخفض الضوضاء - يوفر سكة نظيفة بجهد 5 فولت مناسبة للدوائر المنطقية والتناظرية. | جهد خرج ثابت - يقتصر على +5 فولت ، غير مناسب لاحتياجات الجهد المتغير. |
| فعالة من حيث التكلفة ويمكن الوصول إليها - غير مكلفة ومتاحة على نطاق واسع وتنتج في أنواع متعددة من العبوات. | جهد التسرب (\ ~ 2 فولت) - يحتاج إلى مدخلات \ ~ 7 فولت على الأقل للتنظيم بشكل صحيح ، غير مناسب لمصادر الجهد المنخفض. |
| تصميم موثوق - سجل حافل في المنتجات الاستهلاكية والصناعية. | القيود الحالية - عادة ما تكون الإمدادات \ ~ 1 أ ؛ تتطلب الأحمال الأعلى تبديل المنظمين. |
الأخطاء الشائعة التي يجب تجنبها في منظم الجهد 7805
• حذف المكثفات الالتفافية: المكثفات الخزفية الصغيرة (0.33 μF عند الإدخال ، 0.1 μF عند الإخراج) ضرورية لمنع التذبذبات. غالبا ما يؤدي تخطيها إلى إخراج غير مستقر أو صاخب.
• توفير جهد إدخال منخفض جدا: نظرا لأن 7805 يتطلب ما لا يقل عن ~ 7 فولت للتنظيم ، فإن تغذية 6-6.5 فولت فقط تؤدي إلى ضعف التنظيم وتقلب الإخراج.
• تجاهل تبديد الحرارة: تحت الحمل الثقيل أو ارتفاع Vin ، يمكن أن يسخن المنظم ويدخل في الإغلاق الحراري ، أو حتى يفشل إذا لم يتم استخدام غرفة التبريد.
• تصغير حجم مكثف مرشح الإدخال: لا يمكن للمكثف السائب الصغير تنعيم التيار المستمر المصحح بشكل صحيح ، مما يتسبب في تموج يقلل من الاستقرار ويمكن أن يزعج الدوائر الحساسة.
• ممارسات التأريض السيئة: يؤدي استخدام آثار أرضية طويلة أو رفيعة إلى انخفاض الضوضاء والجهد. تأكد دائما من وجود اتصال أرضي صلب بالقرب من دبابيس المنظمة.
اختبار واستكشاف الأخطاء وإصلاحها 7805 منظم الجهد
• تحقق من جهد الإدخال: تأكد من تزويد المنظم ب 7 فولت على الأقل تحت الحمل. إذا تراجع فين تحت هذا المستوى ، فلن يتمكن 7805 من التنظيم بشكل صحيح.
• قياس جهد الإخراج: باستخدام مقياس متعدد ، تأكد من أن الإخراج قريب من +5 فولت. قد يشير الانحراف الكبير إلى الحمل الزائد أو ارتفاع درجة الحرارة أو فشل المنظم.
• مراقبة درجة الحرارة: يمكن أن تكشف الفحوصات الآمنة التي تعمل باللمس أو مقياس الحرارة عن ارتفاع درجة الحرارة. إذا كانت العبوة ساخنة بشكل مفرط ، ففكر في إضافة غرفة تبريد أو تقليل تيار الحمل.
• مقارنة سلوك عدم التحميل مقابل سلوك التحميل: قم بقياس الإخراج مع الحمل وبدونه. يشير انخفاض الجهد الكبير تحت الحمل إلى عدم كفاية تصفية المدخلات أو سحب التيار المفرط أو فشل الجهاز.
• عزل الأعطال عن طريق إزالة الحمل: إذا تم سحب الإخراج لأسفل أو إيقاف تشغيل المنظم ، فافصل الحمل لاختبار المنظم بشكل مستقل. يشير خرج 5 فولت عادي بدون حمل إلى أن المشكلة تكمن في الدائرة المتصلة.
7805 بدائل للكفاءة العالية
في حين أن 7805 بسيط وموثوق به ، إلا أن طبيعته الخطية تهدر الطاقة كحرارة. بالنسبة للتطبيقات التي تحتاج إلى كفاءة أعلى أو عمر بطارية أطول ، غالبا ما تكون البدائل خيارات أفضل:
تبديل منظمات باك (LM2596 ، XL4015)
محولات تنحي تحقق كفاءة بنسبة 80-90٪ ، حتى عندما يكون Vin أعلى بكثير من 5 فولت. إنها مناسبة تماما لتشغيل الأحمال التي تزيد عن 500 مللي أمبير أو عندما يكون تقليل الحرارة أمرا بالغ الأهمية.
منظمات التسرب المنخفض (LDOs) - على سبيل المثال ، AMS1117-5.0 ، LT1763
يمكن أن تنظم هذه مع Vin فقط ~ 0.5-1 V فوق Vout ، مما يجعلها مفيدة عندما يكون مصدر الإدخال قريبا من 5 فولت (على سبيل المثال ، محولات 6 فولت أو حزم ليثيوم أيون ثنائية الخلية). تتحسن الكفاءة عندما يكون Vin-Vout صغيرا.
النهج الهجين
يمكن لمنظم باك أولا إسقاط مدخلات عالية (على سبيل المثال ، 12 فولت → 6.5 فولت) ، متبوعا ب 7805 للتنظيم النهائي. يجمع هذا بين كفاءة تنظيم التبديل وإخراج الضوضاء المنخفضة لمنظم خطي.
وحدات جاهزة
لوحات محول باك المجمعة مسبقا غير مكلفة ومضغوطة وغالبا ما لا تكلف أكثر من IC العاري. تستخدم هذه على نطاق واسع في إلكترونيات الهوايات ومشاريع DIY لتحويل الطاقة بسرعة وكفاءة.
الخلاصة
يظل منظم الجهد 7805 حلا كلاسيكيا لتوفير طاقة نظيفة ومستقرة +5 فولت. على الرغم من أنها ليست الأكثر كفاءة لتطبيقات التيار العالي أو المدخلات العريضة ، إلا أن صلابتها وسهولة استخدامها وضوضائها المنخفضة تجعلها مثالية لعدد لا يحصى من التصميمات منخفضة الطاقة. سواء كان ذلك للنماذج الأولية أو المجموعات التعليمية أو الأنظمة المدمجة الصغيرة ، لا يزال 7805 خيارا يمكن الاعتماد عليه.
الأسئلة المتداولة [FAQ]
ما هو الحد الأقصى لجهد الدخل لمنظم 7805؟
يمكن لمعظم المنظمين 7805 التعامل مع إدخال ما يصل إلى 25 فولت ، مع بعض متغيرات أوراق البيانات التي تسمح بحد أقصى 30-35 فولت. ومع ذلك ، فإن التشغيل بالقرب من هذا الحد يولد حرارة زائدة ، لذلك يوصى بالبقاء في حدود 7-20 فولت من أجل الموثوقية.
هل يمكن استخدام الموديل 7805 بدون مكثفات؟
نعم من الناحية الفنية ، لكن هذا غير مستحسن. تحدد ورقة البيانات مكثفات الإدخال (0.33 μF) والإخراج (0.1 μF) الموضوعة بالقرب من المسامير لمنع التذبذبات وتحسين الاستجابة العابرة. تخطيها يخاطر بعدم الاستقرار والضوضاء.
كيف يمكنني تقليل الحرارة في دائرة منظم 7805؟
الحرارة تتناسب مع (Vin - 5) × Iout. لتقليله، قم بخفض جهد الدخل، أو استخدم غرفة التبريد، أو قم بإقران 7805 بمنظم مسبق للتبديل. بالنسبة للأحمال الثقيلة ، تكون منظمات التبديل أكثر كفاءة.
هل 7805 مناسب للمشاريع التي تعمل بالبطاريات؟
يمكن أن تعمل إذا كانت البطارية أعلى من 7 فولت ، لكن الكفاءة ستكون ضعيفة بسبب التبديد الخطي. بالنسبة للأجهزة المحمولة ، عادة ما تكون منظمات التسرب المنخفض (LDO) أو محولات DC-DC باك خيارات أفضل.
لماذا تستخدم 7805 بدلا من محول باك؟
على الرغم من كفاءته الأقل كفاءة ، إلا أن 7805 يوفر ضوضاء وتموجات منخفضة للغاية ، مما يجعله مثاليا لأجهزة الاستشعار التناظرية ودوائر الصوت ووحدات التردد اللاسلكي. تتفوق محولات باك في الكفاءة ، لكنها غالبا ما تتطلب تصفية إضافية لتحقيق نظافة مخرجات مماثلة.