LM7805 vs LM317: Qual Regulador de Tensão Escolher

LM7805 vs LM317: A Diferença Central de Design

A diferença central entre o LM7805 e o LM317 é a arquitetura de saída, e toda diferença prática deriva dela. O LM7805 é um regulador positivo fixo que contém sua referência e seu divisor de tensão de saída dentro do invólucro, então ele sempre emite 5 volts, e o projetista conecta a entrada, o terra e a saída e adiciona os dois capacitores. O LM317 é um regulador positivo ajustável que emite 1,25 volts entre sua saída e seu pino de ajuste, e o projetista define a saída por um divisor resistivo entre o pino de ajuste e a saída e o terra, então um único LM317 serve para qualquer saída de aproximadamente 1,25 volts até quase sua entrada menos o dropout. A peça fixa é o trilho mais simples possível, e a peça ajustável é a parte mais flexível do catálogo, e a comparação é a tensão entre a simplicidade e a flexibilidade. A diferença central é a decisão que o esquemático faz primeiro, e é a diferença que o restante do guia analisa nas aplicações.

O design interno também explica por que as duas peças se comportam dessa forma na saída. O divisor interno do LM7805 é ajustado na fábrica, então sua saída de 5 volts é precisa sem peças externas, e o divisor externo do LM317 carrega o dever e a tolerância da configuração de saída. A referência de 1,25 volts do LM317, a tensão entre sua saída e seu pino de ajuste, é o padrão que o divisor multiplica, e os resistores do divisor e sua tolerância e sua deriva se tornam parte da tolerância da saída. A comparação, portanto, lê a precisão da saída como o ponto forte da peça fixa e a flexibilidade de saída como o ponto forte da peça ajustável, e o design que precisa de um trilho padrão preciso escolhe o LM7805 enquanto o design que precisa de um trilho personalizado escolhe o LM317. A diferença central é a saída, e a decisão de saída é a primeira e a maior da comparação.

Saída fixa versus ajustável na prática

A diferença entre fixo e ajustável se manifesta nas pequenas decisões da placa. Um trilho fixo de 5 volts, ou um trilho fixo de 12 volts de um 7812, são dois capacitores e uma peça, o layout é trivial, e a saída é precisa porque foi ajustada na fábrica. Um trilho ajustável é a peça defeituosa mais os dois valores de resistor escolhidos pelo projetista, e o layout adiciona o divisor, a tolerância e o bypass do pino de ajuste que o datasheet recomenda. A placa que usa vários trilhos fixos escolhe as peças fixas pelos seus valores, o 7805, o 7809, o 7812, e a placa que precisa de um valor que o catálogo fixo não oferece, ou um valor que pode mudar em uma revisão futura, escolhe o LM317 e define o valor por um resistor. A prática é preferir a peça fixa para todo trilho padrão e a peça ajustável para o trilho não padrão e o flexível para o futuro, e a prática é a face de trabalho da diferença central.

Tensão de Saída e Aplicações: LM7805 vs LM317

A tensão de saída mapeia as duas peças para suas aplicações, e o mapeamento é a metade prática da comparação. A saída de 5 volts do LM7805 é o trilho lógico padrão, o trilho no qual os microcontroladores, a lógica, os sensores e as interfaces funcionaram por décadas, e é a aplicação que define o 7805: a fonte fixa de 5 volts para um bloco digital, uma placa de sensor ou um módulo, derivada de uma entrada mais alta, como uma fonte de 9 volts ou 12 volts. A saída ajustável do LM317 serve os trilhos não padronizados, o trilho de 3,3 volts quando nenhuma peça fixa está disponível, o trilho de 6 volts, o trilho de 8 volts, a fonte de bancada ajustável cujo botão o designer gira, e a fonte de teste e protótipo onde o valor muda. As duas peças também compartilham os trilhos que podem servir, porque o LM317 ajustado para 5 volts entrega o mesmo trilho que o 7805, e a comparação é então decidida pelos outros fatores, o dropout, a contagem de peças e o fornecimento. A tensão de saída mapeia as peças, e o mapeamento é a razão pela qual o 7805 domina o mundo de 5 volts e o LM317 domina a flexibilidade.

O conjunto de aplicações também explica o valor educacional das duas peças, porque o LM7805 ensina o regulador fixo e o LM317 ensina o regulador ajustável, e juntos cobrem os dois modos de regulação linear. A bancada do hobiista, a seção de energia da matriz de contato, a fonte do pré-amplificador de áudio, o nó sensor e o módulo de controle industrial usam um ou ambos, e a comparação que um designer constrói através do par é a comparação que este guia apresenta em um único lugar. As aplicações também carregam as expectativas de ruído e precisão, porque o trilho de 5 volts que alimenta um bloco lógico tolera o ripple do

Corrente, Dropout e Faixa de Entrada: LM7805 vs LM317

A corrente e o dropout das duas peças são números de família iguais, e a comparação os considera compartilhados em vez de diferenças. Ambos fornecem até cerca de 1,5 ampères com a dissipação de calor adequada, ambos precisam do dropout clássico de aproximadamente 2 volts entre a entrada e a saída, e ambos operam com uma entrada de até cerca de 35 volts absolutos e confortavelmente na faixa padrão, portanto, um 7805 de 5 volts precisa de cerca de 7 volts na entrada e um LM317 ajustado para 5 volts precisa da mesma margem. O dropout é o limite de ambas as peças, e é a razão pela qual nenhum é a escolha certa para um trilho que funciona próximo à entrada, onde a família LDO assume. A corrente é a classificação compartilhada, e a térmica é o limite da corrente, porque a dissipação em, digamos, uma entrada de 12 volts e uma carga de 1 ampère é de cerca de 7 watts em uma peça classificada para dissipá-la com um dissipador de calor, e nenhuma das peças altera essa aritmética. A corrente e o dropout são o limite compartilhado da família, e a comparação respeita o limite em vez de fingir que as peças diferem aqui.

A faixa de entrada e a proteção também são compartilhadas, e são a camada de confiabilidade da comparação. Ambas as peças possuem limitação de corrente interna e desligamento térmico, que protegem a peça e a carga sob curto-circuito e sobrecarga, e ambas precisam dos capacitores de entrada e saída que o datasheet especifica para suprimir oscilação e transitórios. O projeto também protege o regulador de condições reversas e picos que a entrada pode apresentar, com o diodo de proteção onde o datasheet recomenda. A comparação considera a proteção como a confiabilidade compartilhada da família, e o cálculo térmico como o limite compartilhado, e a seleção entre o LM7805 e o LM317 portanto não é uma disputa de confiabilidade, é uma disputa de adequação de projeto na saída e na simplicidade. A corrente, o dropout, a faixa de entrada e a proteção são o terreno comum da família, e as seções restantes do guia analisam as diferenças que decidem a adequação.

Como o dropout afeta ambas as peças em baixa entrada

O dropout de cerca de 2 volts define a entrada mínima para ambas as peças, e o comportamento de baixa entrada é onde a família LDO entra na comparação. Um trilho de 5 volts de um 7805 precisa da entrada acima de cerca de 7 volts, e se a entrada ondula ou cai abaixo disso, a saída perde a regulação e segue a entrada com o residual. Um LM317 ajustado para 5 volts precisa da mesma margem, portanto o trilho de baixa entrada que deve operar a partir de uma fonte de 5,2 volts, uma bateria próxima ao seu corte, ou um adaptador restrito, não pode usar nenhuma das peças e recorre ao LDO, o AMS1117 e o LM1117, cujo dropout é de algumas centenas de milivolts. A leitura do dropout é o limite que mantém o LM7805 e o LM317 nos trilhos com a margem generosa, e é o limite que o guia estabelece quando a comparação se amplia para as famílias de reguladores. O trilho de baixa entrada é o território do LDO, e o 7805 e o 317 servem os trilhos acima do seu dropout com a simplicidade que o LDO nem sempre iguala.

Package and Thermal: LM7805 vs LM317

O invólucro e a história térmica das duas peças é a mesma história, e decide a corrente que o projeto realmente pode extrair. Ambas as peças são enviadas em TO-220, o invólucro through-hole com a aba metálica que também serve como suporte de dissipador de calor, e nas variantes de montagem em superfície, o DPAK e seus similares, e a resistência térmica do invólucro e da placa decide quanto calor a peça dissipa. A potência dissipada é a diferença entrada-menos-saída vezes a corrente, e a temperatura de junção é a ambiente mais a potência vezes a resistência térmica, e a corrente que o projeto extrai é limitada pela temperatura que o invólucro atinge. Uma entrada de 12 volts e um trilho de 1 amp 5 volts dissipa 7 watts, que um TO-220 com um dissipador adequado dissipa e um TO-220 nu em ar parado não pode, então o design térmico, o dissipador, o cobre da placa e o fluxo de ar, é a classificação real de ambas as peças. O invólucro e o térmico são a engenharia compartilhada da comparação, e a seleção os lê contra a carga que o projeto extrai.

A leitura térmica também guia a escolha do invólucro entre o TO-220 e as variantes de montagem em superfície. O TO-220 com dissipador serve os trilhos multi-watt, e o DPAK e o SOT-223 servem os trilhos de menor potência com o cobre da placa como dissipador, e a seleção corresponde ao invólucro à potência dissipada. A comparação do LM7805 e do LM317 segue o mesmo mapa de invólucros, porque as peças compartilham as opções de invólucro, e o cálculo térmico é o mesmo, porque a dissipação é a mesma aritmética. O guia portanto lê o térmico uma vez para ambas as peças, e a leitura é a disciplina que mantém um regulador de 1,5-amp de cozinhar seu caminho para fora do projeto. O térmico é o limite honesto da família, e o invólucro é a resposta física ao limite, e a seleção respeita ambos.

How to heatsink a TO-220 regulator

Dissipar calor de um regulador TO-220 é a metade mecânica do design térmico, e segue o modelo térmico. Monte um TO-220 em um dissipador com a interface térmica, o pad térmico ou a graxa, entre a aba e o dissipador, e use o parafuso ou o clipe que o datasheet do dissipador especifica, e a resistência caso-ambiente do conjunto substitui o número de ar livre no cálculo de junção. Dimensione o dissipador para que a junção permaneça abaixo da classificação no pior caso ambiente e carga, usando as potências e resistências que o modelo soma, e deixe a margem para a placa real e o fluxo de ar real. Para as variantes de montagem em superfície, o DPAK, o cobre da placa e as vias térmicas sob a aba são o dissipador, e o layout carrega o calor para a placa. A leitura do dissipador é a conclusão do cálculo térmico, e é a diferença entre um regulador que mantém seu trilho e um regulador que desliga no pior caso.

When to Choose the LM7805

Escolha o LM7805 quando o trilho é exatamente 5 volts, porque a peça fixa entrega esse trilho com o mínimo de peças, a precisão calibrada de fábrica, e o layout mais simples. Escolha quando o projeto valoriza a simplicidade do trilho de dois capacitores, quando o espaço da placa importa e o regulador deve ser uma peça em vez de uma peça mais um divisor, e quando a entrada tem a margem generosa que o dropout de 2 volts necessita. Escolha para a lógica de 5 volts e os trilhos de sensor e módulo que a família 78xx tem servido por décadas, porque o mapa de aplicação do 7805 é o mundo de 5 volts, e o projeto que vive nesse mundo escolhe a peça que vive nele com ele. O LM7805 é a resposta para a pergunta de 5 volts, e a regra da comparação é deixar a peça fixa possuir o trilho fixo.

A escolha do 7805 também traz a profundidade de reposição da família, porque o pinout 78xx é o layout de três terminais mais padronizado em eletrônica. Uma placa que escolhe o 7805 pode ser suprida pelo LM7805, o L7805, o KA7805, e o campo de peças domésticas no mesmo footprint TO-220 ou de montagem em superfície, e o suprimento e a qualificação são a visão de reposição que o guia da família é construído. A escolha do LM7805 é portanto uma escolha da família e seu mercado, e o suprimento é garantido pela profundidade que a padronização da família criou. A história do 7805 é o trilho fixo e a família profunda, e a visão do guia é a mesma, o trilho certo, a peça mais simples, e o suprimento profundo.

Quando Escolher o LM317

Escolha o LM317 quando o trilho não é de 5 volts, porque a parte ajustável serve qualquer valor desde cerca de 1,25 volts até sua entrada menos o dropout, com uma peça e dois resistores. Escolha quando o projeto antecipa uma mudança de valor, uma fonte de bancada cuja chave gira, um protótipo cujo trilho se ajusta, ou uma linha de produtos cujas placas compartilham um regulador em várias tensões, porque o LM317 muda o valor por um resistor em vez de por uma nova peça. Escolha quando a placa precisa de um valor que o catálogo fixo não carrega, o 3,3 volts em um aperto ou o 6 volts ou o trilho personalizado, porque a peça única cobre a lacuna que o catálogo fixo deixa. O LM317 é a resposta para o trilho flexível, e a regra de comparação é deixar a parte ajustável possuir o valor que o catálogo fixo não fornece.

A escolha do LM317 também reflete seu caráter de aplicação, porque a parte ajustável é a peça principal da bancada e o trilho único para muitas tensões. Os circuitos de aplicação do datasheet, o limitador de corrente, o carregador de bateria, a fonte ajustável com medição e a variação de precisão com tolerância do resistor mostram o alcance da peça, e o projeto que precisa do alcance escolhe a peça. O LM317 também tem sua família de substitutos, porque o layout ajustável de três terminais é padronizado entre fornecedores e peças domésticas, então a fonte é garantida da mesma forma que a dos 78xx, pela profundidade da família. A história do LM317 é o trilho flexível e a bancada, e a visão do guia corresponde, o valor certo, a peça única e a família profunda.

Projeto de Trilho Worked: Um Trilho Fixo de 5 Volts e um Trilho Ajustável

Projetar um trilho em torno do LM7805 e do LM317 é o exemplo trabalhado que transforma a comparação em uma placa, e começa com a aritmética que cada peça realiza. Tome uma entrada de 12 volts e uma saída de 5 volts, 500 miliamp com o LM7805: a parte fixa precisa de sua entrada, seu terra e sua saída, o capacitor de entrada na classe de 0,33 microfarad e o capacitor de saída na classe de 0,1 microfarad que o datasheet especifica, e a saída é 5 volts ajustados de fábrica sem divisor e sem ajuste. A margem de dropout é a primeira verificação, o dropout de classe de 2 volts contra a margem de 7 volts, que é generosa, e o térmico é o segundo, a dissipação é a diferença de entrada menos saída vezes a corrente, 7 volts vezes 0,5 amp, cerca de 3,5 watts, que um TO-220 com dissipador dissipa e um TO-220 nu no ar parado não pode, como o cálculo da próxima seção mostra. Tome a mesma entrada e um trilho ajustável de 12 volts com o LM317: a saída é definida pelo divisor, a fórmula sendo 1,25 vezes um mais a razão dos dois resistores, então um par de resistores de 240 ohms e 2,2 quilohms define a saída perto de 12,7 volts, e a tolerância do divisor se junta à tolerância da saída. Os dois trilhos trabalhados mostram os caracteres das peças, a simplicidade da parte fixa contra a peça ajustável de uma-peça-muitas-tensões, e ambos começam da mesma fiação de três terminais.

Os trilhos trabalhados também carregam a proteção e o layout que a seção de aplicação do datasheet descreve. O capacitor de entrada fica perto do pino de entrada, o capacitor de saída perto da saída, e o diodo de proteção da saída para a entrada protege o regulador quando a saída mantém sua carga e a entrada cai, uma condição real em uma fonte de bancada ou uma carga que pode acionar o trilho no sentido contrário. A fiação de terra é a referência quieta, os retornos de carga perto do terra do regulador em vez de através de um traço longo, e o senso de saída é curto. A versão ajustável do LM317 adiciona o capacitor de bypass do pino de ajuste que o datasheet recomenda, para reduzir a ondulação de saída que a corrente de ajuste e o ruído injetam. A disciplina de layout é a mesma para ambas as peças e é a metade do projeto que o esquemático de dois capacitores esconde, porque um regulador que oscila é geralmente um problema de layout ou de capacitor em vez de um problema de peça. Os trilhos trabalhados são o caminho do datasheet para a placa, e são o mesmo caminho para o regulador fixo e o ajustável.

Um cálculo trabalhado de divisor de resistor para o LM317

O cálculo do divisor de resistor para o LM317 é a aritmética simples que define a saída ajustável, e vale a pena um exemplo trabalhado porque a razão é a alma da peça. A fórmula é a saída igual a 1,25 vezes um mais a razão do resistor superior para o resistor inferior, e o projetista escolhe o resistor inferior para definir a corrente do divisor, os valores clássicos sendo um resistor inferior de 240 ohms que atrai a corrente de referência confortavelmente acima do mínimo do pino de ajuste, então resolve para o superior. Para uma saída de 5 volts, a razão é a saída sobre 1,25 menos um, 3, então o resistor superior é três vezes o inferior, 720 ohms com um inferior de 240 ohms, e um superior padrão de 750 ohms coloca a saída perto de 5,16 volts, dentro da tolerância do divisor. Para uma saída de 12 volts, a razão é 12 sobre 1,25 menos um, 8,6, então o resistor superior é 8,6 vezes 240 ohms, cerca de 2,06 quilohms, e um padrão de 2,2 quilohms coloca a saída perto de 12,7 volts. A tolerância do divisor, o coeficiente de temperatura do resistor e a tensão do pino de ajuste todos se juntam à precisão da saída, que é por isso que o trilho ajustável carrega uma tolerância mais ampla do que o fixo. O cálculo é a face de trabalho do LM317, e é a face que a flexibilidade da comparação repousa sobre.

Térmico: Um Cálculo Prático de Dissipação para um Regulador Linear

O cálculo térmico é o número que decide se um trilho linear é viável, e o exemplo prático para o trilho de 5 volts mostra o limite real da família. Com 12 volts na entrada, 5 volts na saída e 500 miliamps de carga, a dissipação é a diferença de 7 volts vezes 0,5 amp, 3,5 watts, e a temperatura de junção é a ambiente mais a dissipação vezes a resistência térmica do encapsulamento e seu dissipador. Um TO-220 nu em ar parado carrega uma resistência

Solução de Problemas em Reguladores Lineares

Os problemas do regulador linear que aparecem em uma nova placa são consistentes, e a solução de problema