LM7805 vs LM317: Hangi Voltaj Regülatörü Uygun?

LM7805 vs LM317, hobi, endüstriyel ve eğitim elektroniğinde klasik regülatör karşılaştırmasıdır; çünkü bu iki parça dünyadaki en tanınmış üç terminalli regülatörlerdir ve her tasarımcı bunları yan yana kullanmıştır. LM7805, sabit 5 volt sağlayan sabit çıkışlı bir regülatördür ve LM317, çıkışı kendi aralığındaki herhangi bir değere iki dirençle ayarlanan ayarlanabilir bir regülatördür; aralarındaki karşılaştırma hangisinin daha iyi olduğundan ziyade hattın neye ihtiyaç duyduğu ile ilgilidir. Her iki parça da üç terminalli TO-220 mirasını paylaşır, her ikisi de yaklaşık bir buçuk ampere kadar akım sağlar ve her ikisi de pazarın tedarikçiler genelinde yeniden ürettiği ailelere aittir; bu nedenle seçim, bir parçanın diğerini yenmesinden ziyade çıkış, akım, dropout ve termal özellikler hakkındaki bir tasarım kararıdır. Bu kılavuz, ikisini çıkış seçenekleri, akım ve dropout, paket ve termal, uygulamalar ve değişim aileleri genelinde karşılaştırır ve aralarında seçim yapma kuralını sunar, böylece bir sonraki hat kanıtlara dayanarak sabit parçayı veya ayarlanabilir parçayı seçer.

Karşılaştırma aynı zamanda tedarik ve değişim görünümünü de taşır, çünkü her iki parça da bu sitenin ticaretini yaptığı pin uyumlu regülatör pazarının merkezinde yer alır. LM7805'i seçen bir tasarım, her ana tedarikçinin ve bir dizi yerli parçanın yeniden ürettiği üç pinli yerleşime sahip 78xx ailesini seçer; LM317'yi seçen bir tasarım ise pazarın standartlaştığı ayarlanabilir aileyi seçer, dolayısıyla her iki seçim de derin bir değişim pazarı açar. Bu nedenle kılavuz, mühendislik karşılaştırmasını ve değişim görünümünü birlikte kapsar ve bir mühendisin iki veri sayfası (datasheet) yanında bulundurduğu çalışma referansıdır. LM7805 ve LM317, regülatör geriliminin iki ucudur; sabit parçanın basitliği ve ayarlanabilir parçanın çok yönlülüğü arasındaki karşılaştırma, bu iki uç arasındaki haritadır.

LM7805 vs LM317: Temel Tasarım Farkı

LM7805 ile LM317 arasındaki temel fark çıkış mimarisidir ve her pratik fark bu mimariden kaynaklanır. LM7805, referansını ve çıkış voltaj bölücüsünü paket içinde barındıran sabit bir pozitif regülatördür; bu nedenle her zaman 5 volt çıkış verir ve tasarımcı girişi, toprağı ve çıkışı bağlayıp iki kapasitör ekler. LM317 ise çıkışı ile ayar pini arasında 1.25 volt çıkış veren ayarlanabilir bir pozitif regülatördür; tasarımcı, ayar pini ile çıkış ve toprak arasındaki bir direnç bölücü aracılığıyla çıkışı ayarlar, böylece tek bir LM317, yaklaşık 1.25 volttan giriş eksi dropout değerine kadar olan her türlü çıkışa hizmet eder. Sabit parça mümkün olan en basit hattır ve ayarlanabilir parça katalogdaki en esnek tek parçadır; bu karşılaştırma, basitlik ile esneklik arasındaki gerilimdir. Temel fark, şemanın ilk yaptığı karardır ve bu fark, kılavuzun geri kalanındaki uygulamalarda okunur.

Dahili tasarım ayrıca iki parçanın çıkışta neden bu şekilde davrandığını da açıklar. LM7805'in dahili bölücüsü fabrikada ayarlanmıştır, bu nedenle 5 voltluk çıkışı harici parça olmadan doğrudur; LM317'nin harici bölücüsü ise çıkış ayarının görevini ve toleransını taşır. LM317'nin 1.25 voltluk referansı (çıkışı ile ayar pini arasındaki voltaj), bölücünün çarptığı standarttır ve bölücünün dirençleri, bunların toleransları ve kaymaları çıkış toleransının bir parçası haline gelir. Bu nedenle karşılaştırma, çıkış doğruluğunu sabit parçanın gücü, çıkış esnekliğini ise ayarlanabilir parçanın gücü olarak okur; hassas bir standart hatta ihtiyaç duyan tasarım LM7805'i seçerken, özel bir hatta ihtiyaç duyan tasarım LM317'yi seçer. Temel fark çıkıştır ve çıkış kararı karşılaştırmanın ilk ve en büyük kararıdır.

Pratikte sabit ve ayarlanabilir çıkış

Sabit ve ayarlanabilir farkı, kartın küçük kararlarında kendini gösterir. Sabit bir 5 voltluk hat veya bir 7812'den gelen sabit 12 voltluk hat, iki kapasitör ve bir parçadan oluşur; yerleşim (layout) basittir ve fabrika ayarlı olduğu için çıkış doğrudur. Ayarlanabilir bir hat ise ana parça artı tasarımcı tarafından seçilen iki direnç değeridir; yerleşim, bölücüyü, toleransı ve veri sayfasının (datasheet) önerdiği ayar pini baypasını ekler. Birkaç sabit hat kullanan bir kart, sabit parçaları değerlerine göre (7805, 7809, 7812) seçer; sabit katalogda sunulmayan bir değere veya gelecekteki bir revizyonda değişebilecek bir değere ihtiyaç duyan kart ise LM317'yi seçer ve değeri bir dirençle ayarlar. Uygulama, her standart hat için sabit parçayı, standart dışı ve gelecekte esneklik gerektiren hatlar için ise ayarlanabilir parçayı tercih etmektir; bu uygulama, temel farkın çalışma yüzüdür.

Çıkış Voltajı ve Uygulamalar: LM7805 vs LM317

Çıkış voltajı, iki parçayı uygulama alanlarına göre eşleştirir ve bu eşleştirme karşılaştırmanın pratik yarısını oluşturur. LM7805'in 5 voltluk çıkışı standart lojik hattıdır; mikrodenetleyicilerin, lojik devrelerin, sensörlerin ve arayüzlerin onlarca yıldır üzerinde çalıştığı hattır ve 7805'in tanımladığı uygulama budur: bir dijital blok, bir sensör kartı veya bir modül için 9 volt veya 12 volt gibi daha yüksek bir girişten elde edilen sabit 5 voltluk besleme. LM317'nin ayarlanabilir çıkışı ise standart dışı hatlara hizmet eder; el altında sabit bir parça olmadığında 3.3 voltluk hatta, 6 voltluk hatta, 8 voltluk hatta, tasarımcının düğmesini çevirdiği masaüstü güç kaynağına ve değerin değiştiği test ile prototip güçlerine yöneliktir. İki parça hizmet edebilecekleri hatları da paylaşırlar, çünkü 5 volta ayarlanan bir LM317, 7805 ile aynı hattı sağlar ve bu durumda karşılaştırma; dropout, parça sayısı ve tedarik gibi diğer faktörlerle belirlenir. Çıkış parçaları eşleştirir ve bu eşleştirme, 7805'in 5 volt dünyasına, LM317'nin ise esnekliğe sahip olmasının nedenidir.

Uygulama seti aynı zamanda bu iki parçanın eğitimsel değerini de açıklar, çünkü LM7805 sabit regülatörü, LM317 ise ayarlanabilir regülatörü öğretir ve birlikte lineer regülasyonun iki modunu kapsarlar. Hobici masası, breadboard güç bölümü, ses ön yükseltici beslemesi, sensör düğümü ve endüstriyel kontrol modülü bunlardan birini veya her ikisini de kullanır; bir tasarımcının bu ikili üzerinden kurduğu karşılaştırma, bu kılavuzun tek bir yerde belirttiği karşılaştırmadır. Uygulamalar ayrıca gürültü ve hassasiyet beklentilerini de taşır, çünkü bir lojik bloğu besleyen 5 voltluk hat regülatörün dalgalanmasına (ripple) tolerans gösterirken, bir analog ön ucu besleyen hat, veri sayfasının (datasheet) tanımladığı dekuplajı ve gürültüyü okur. Çıkış, parçaları işlerle eşleştirir ve bu işler, kılavuzun sonraki bölümlerinin akım, dropout ve termal özelliklerle detaylandıracağı karşılaştırmanın somut yüzüdür.

Her regülatörün en iyi uyduğu hat

LM7805, tam olarak 5 volta ihtiyaç duyan hatta uygundur ve buna en az parça, sabit doğruluk ve standart pin dizilimi ile hizmet eder; bu da 5 voltluk lojik hattı, sensör beslemesi ve daha yüksek bir girişten türetilen modül beslemesidir. LM317, 5 volt olmayan bir değere veya tasarımın ayarladığı bir değere ihtiyaç duyan hatta uygundur ve buna bir parça ve iki dirençle hizmet eder; bu da ayarlanabilir masaüstü güç kaynağı, acil durumlarda 3.3 voltluk hat ve sabit katalogda sunulmayan tuhaf voltajlardır. Çakışma noktası, LM317'nin de hizmet edebileceği 5 voltluk hattır ve buradaki belirleyici faktör tasarımın diğer ihtiyaçları, parça sayısı, dropout ve tedarik derinliğidir. Kural, hattın değerine ve tasarımın basitliğine uyan parçayı seçmektir ve bu kural, karşılaştırmanın ilk uygulama kararıdır.

Akım, Dropout ve Giriş Aralığı: LM7805 vs LM317

İki parçanın akımı ve dropout değerleri aynı aile numaralarıdır ve karşılaştırma bunları farklardan ziyade ortak özellikler olarak okur. Her ikisi de yeterli soğutucu ile yaklaşık 1,5 ampere kadar akım sağlar, her ikisi de giriş ve çıkış arasında yaklaşık 2 voltluk klasik dropout değerine ihtiyaç duyar ve her ikisi de mutlak olarak yaklaşık 35 volta kadar, standart aralıkta ise konforlu bir şekilde girişten çalışır; dolayısıyla 5 voltluk bir 7805 girişinde yaklaşık 7 volta ihtiyaç duyar ve 5 volta ayarlanmış bir LM317 de aynı paya (headroom) ihtiyaç duyar. Dropout, her iki parçanın da sınırıdır ve LDO ailesinin devreye girdiği, girişine yakın çalışan bir hat için hiçbirinin doğru seçim olmamasının nedenidir. Akım paylaşılan bir değerdir ve termal durum akımın sınırıdır; çünkü örneğin 12 voltluk bir giriş ve 1 amperlik bir yükte yayılım, bir soğutucu ile atılmak üzere derecelendirilmiş bir parçada yaklaşık 7 watt'tır ve hiçbir parça bu aritmetiği değiştirmez. Akım ve dropout, ailenin ortak sınırıdır ve karşılaştırma, parçaların burada farklılaştığını iddia etmek yerine bu sınıra saygı duyar.

Giriş aralığı ve koruma da ortaktır ve bunlar karşılaştırmanın güvenilirlik katmanıdır. Her iki parça da kısa devre ve aşırı yük altında parçayı ve yükü koruyan dahili akım sınırlama ve termal kapatma özelliklerini taşır ve her ikisi de osilasyonu ve geçici durumları (transients) bastırmak için datasheet içerisinde belirtilen giriş ve çıkış kapasitörlerine ihtiyaç duyar. Tasarım ayrıca, datasheet'in önerdiği yerlerde koruma diyodu ile regülatörü girişin sunabileceği ters ve dalgalanma (surge) koşullarından korur. Karşılaştırma, korumayı ailenin paylaşılan güvenilirliği ve termal hesaplamayı paylaşılan sınır olarak okur; bu nedenle LM7805 ve LM317 arasındaki seçim bir güvenilirlik yarışı değil, çıkış ve basitlik üzerine bir tasarım uyumu yarışıdır. Akım, dropout, giriş aralığı ve koruma ailenin ortak zeminidir ve kılavuzun geri kalan bölümleri uyuma karar veren farklılıkları okur.

Dropout düşük girişte her iki parçayı nasıl etkiler?

Yaklaşık 2 voltluk dropout, her iki parça için minimum girişi belirler ve düşük giriş davranışı, LDO ailesinin karşılaştırmaya girdiği yerdir. 7805'ten gelen 5 voltluk bir hat, 7 voltun üzerinde girişe ihtiyaç duyar ve giriş dalgalanmaları veya bunun altına düşen sarkmalar (sags) durumunda, çıkış regülasyondan çıkar ve kalıntı ile girişi takip eder. 5 volta ayarlanmış bir LM317 de aynı paya ihtiyaç duyar; bu nedenle 5,2 voltluk bir kaynaktan, kesilme noktasına yakın bir pilden veya dar bir adaptörden çalışması gereken düşük girişli hat, her iki parçayı da kullanamaz ve dropout değeri birkaç yüz milivolt olan LDO'ya, AMS1117 ve LM1117'ye yönelir. Dropout okuması, LM7805 ve LM317'yi cömert paya sahip hatlarda tutan sınırdır ve karşılaştırma regülatör ailelerine genişlediğinde kılavuzun belirttiği sınırdır. Düşük girişli hat LDO'nun evidir; 7805 ve 317 ise LDO'nun her zaman eşleşemediği bir basitlikle dropout değerlerinin üzerindeki hatlara hizmet eder.

Paket ve Termal: LM7805 vs LM317

İki parçanın paket ve termal hikayesi aynıdır ve tasarımın gerçekte çekebileceği akımı bu belirler. Her iki parça da, soğutucu montajı işlevi gören metal sekmeli delik içi paket olan TO-220 ve yüzey montajlı varyantlar olan DPAK ve benzerleri ile sunulur; paketin ve kartın termal direnci, parçanın ne kadar ısı yayacağını belirler. Dağıtılan güç, giriş-çıkış farkı ile akımın çarpımıdır ve jonksiyon sıcaklığı, ortam sıcaklığı artı gücün termal dirençle çarpımıdır; tasarımın çektiği akım, paketin ulaştığı sıcaklıkla sınırlıdır. 12 voltluk bir giriş ve 1 amperlik 5 voltluk bir ray 7 watt güç tüketir; bunu uygun bir soğutucuya sahip bir TO-220 yayabilirken, durgun havadaki çıplak bir TO-220 yayamaz, bu nedenle termal tasarım, soğutucu, kart bakırı ve hava akışı her iki parçanın gerçek derecelendirmesidir. Paket ve termal özellikler, karşılaştırmanın ortak mühendisliğidir ve seçim, bunları tasarımın çektiği yüke göre değerlendirir.

Termal değerlendirme ayrıca TO-220 ile yüzey montajlı varyantlar arasındaki paket seçimini de yönlendirir. Soğutuculu TO-220 çok wattlı raylara hizmet ederken, DPAK ve SOT-223, soğutucu olarak kart bakırını kullanarak daha düşük güçlü raylara hizmet eder ve seçim, paketi dağıtılan güçle eşleştirir. LM7805 ve LM317 karşılaştırması aynı paket haritasıdır, çünkü parçalar paket seçeneklerini paylaşır ve termal hesaplama aynıdır, çünkü dağılım aynı aritmetiktir. Bu nedenle kılavuz, her iki parça için termal değeri bir kez okur ve bu okuma, 1.5 amperlik bir regülatörün tasarımdan yanarak çıkmasını engelleyen disiplindir. Termal, ailenin dürüst sınırıdır ve paket, bu sınıra verilen fiziksel cevaptır; seçim her ikisine de saygı duyar.

Bir TO-220 regülatörü nasıl soğutulur

Bir TO-220 regülatörünü soğutmak, termal tasarımın mekanik yarısıdır ve termal modeli takip eder. Bir TO-220'yi, sekme ile soğutucu arasına termal arayüz, termal ped veya gres koyarak bir soğutucuya monte edin ve soğutucu veri sayfasının belirttiği vidayı veya klipsi kullanın; düzeneğin kasadan ortama direnci, jonksiyon hesaplamasındaki serbest hava değerinin yerini alır. Modelin topladığı güçleri ve dirençleri kullanarak, jonksiyonun en kötü durum ortam ve yükünde derecelendirmenin altında kalması için soğutucuyu boyutlandırın ve gerçek kart ile gerçek hava akışı için pay bırakın. Yüzey montajlı varyantlar olan DPAK için, kart bakırı ve sekmenin altındaki termal yollar soğutucu görevi görür ve yerleşim ısıyı karta taşır. Soğutucu değerlendirmesi, termal hesaplamanın tamamlanmasıdır ve rayını koruyan bir regülatör ile en kötü durumda kapanan bir regülatör arasındaki farktır.

LM7805 Ne Zaman Seçilmeli

Hat tam olarak 5 volt olduğunda LM7805'i seçin; çünkü sabit parça bu hattı en az bileşenle, fabrika ayarlı doğrulukla ve en basit yerleşimle sunar. Tasarım iki kapasitörlü hattın sadeliğine değer verdiğinde, kart alanı önemli olduğunda ve regülatörün bir parça artı bir bölücü yerine tek bir parça olması gerektiğinde ve girişte 2 voltluk dropout (gerilim düşümü) ihtiyacının gerektirdiği geniş pay (headroom) bulunduğunda bu parçayı seçin. 78xx ailesinin onlarca yıldır hizmet verdiği 5 voltluk lojik, sensör ve modül hatları için onu seçin; çünkü 7805'in uygulama haritası 5 volt dünyasıdır ve bu dünyada yaşayan bir tasarım, kendisiyle birlikte orada yaşayan parçayı seçer. LM7805, 5 volt sorusunun cevabıdır ve karşılaştırmanın kuralı, sabit hattın sahibinin sabit parça olmasına izin vermektir.

7805 seçimi aynı zamanda ailenin ikame derinliğini de beraberinde getirir, çünkü 78xx pin çıkışı elektronikteki en standartlaştırılmış üç terminalli yerleşimdir. 7805'i seçen bir kart; LM7805, L7805, KA7805 ve aynı TO-220 veya yüzey montaj (surface-mount) ayak izindeki yerli parça alanından tedarik edilebilir; tedarik ve kalifikasyon, bu kılavuzun ailesinin üzerine inşa edildiği ikame görünümüdür. Dolayısıyla LM7805 seçimi, ailenin ve pazarının seçimidir ve tedarik, ailenin standartlaşmasının yarattığı derinlikle güvence altına alınır. 7805'in hikayesi sabit hat ve derin ailedir; kılavuzun görüşü de aynıdır: doğru hat, en basit parça ve derin tedarik.

LM317 Ne Zaman Seçilmeli

Hat 5 volt olmadığında LM317'yi seçin; çünkü ayarlanabilir parça, tek bir parça ve iki dirençle yaklaşık 1.25 volttan giriş eksi dropout değerine kadar her değere hizmet eder. Tasarım bir değer değişikliği öngördüğünde, düğmesi dönen bir masaüstü güç kaynağında, hattı ayarlanan bir prototipte veya kartları birkaç voltajda tek bir regülatörü paylaşan bir ürün hattında onu seçin; çünkü LM317 değeri yeni bir parça yerine bir dirençle değiştirir. Kartın sabit katalogda bulunmayan bir değere, acil bir durumda 3.3 volta veya 6 volta ya da özel bir hatta ihtiyacı olduğunda onu seçin; çünkü bu tek parça, sabit kataloğun bıraktığı boşluğu doldurur. LM317, esnek hattın cevabıdır ve karşılaştırmanın kuralı, sabit kataloğun sahip olmadığı değerin sahibinin ayarlanabilir parça olmasına izin vermektir.

LM317 seçimi aynı zamanda uygulama karakterini de yansıtır, çünkü ayarlanabilir parça laboratuvar masasının ve "tek boyut birçok hatta uyar" mantığının emektarıdır. Veri sayfasındaki (datasheet) uygulama devreleri; akım sınırlayıcı, pil şarj cihazı, ölçümlü ayarlanabilir kaynak ve direnç toleransı ile hassas varyasyonlar, parçanın erişim gücünü gösterir ve bu güce ihtiyaç duyan tasarım bu parçayı seçer. LM317'nin de kendi ikame ailesi vardır, çünkü üç terminalli ayarlanabilir yerleşim satıcılar ve yerli parçalar arasında standartlaştırılmıştır; bu nedenle tedarik, tıpkı 78xx'de olduğu gibi ailenin derinliği ile güvence altına alınır. LM317'in hikayesi esnek hat ve laboratuvar masasıdır; kılavuzun görüşü de bununla eşleşir: doğru değer, tek parça ve derin aile.

Uygulamalı Ray Tasarımı: 5 Voltluk Sabit Ray ve Ayarlanabilir Ray

LM7805 ve LM317 etrafında bir ray tasarlamak, karşılaştırmayı bir devre kartına dönüştüren uygulamalı örnektir ve her bir parçanın gerçekleştirdiği aritmetik ile başlar. LM7805 ile 12 voltluk bir giriş ve 5 voltluk, 500 miliamperlik bir çıkış ele alınsın: sabit parça girişine, şasesine ve çıkışına ihtiyaç duyar; veri sayfasında (datasheet) belirtilen 0.33 mikrofarad sınıfındaki giriş kapasitörü ve 0.1 mikrofarad sınıfındaki çıkış kapasitörü ile birlikte çıkış, herhangi bir bölücü veya ayar gerektirmeden fabrikada ayarlanmış 5 volttur. İlk kontrol, 7 voltluk boşluk payına karşı 2 volt sınıfındaki dropout marjıdır ki bu oldukça cömerttir; ikincisi ise termal kontroldür; yayılım, giriş-çıkış farkı ile akımın çarpımıdır (7 volt çarpı 0.5 amper, yaklaşık 3.5 vat). Bir sonraki bölümdeki hesaplamanın gösterdiği gibi, soğutuculu bir TO-220 bu ısıyı atabilirken, durgun havadaki çıplak bir TO-220 bunu yapamaz. Aynı giriş ve LM317 ile ayarlanabilir bir 12 voltluk ray ele alınsın: çıkış, bölücü tarafından belirlenir; formül, 1.25 çarpı bir artı iki direncin oranıdır. Bu nedenle 240 ohm ve 2.2 kilohm'luk bir direnç çifti çıkışı 12.7 volt civarına ayarlar ve bölücünün toleransı çıkış toleransına eklenir. Bu iki uygulamalı ray, parçaların karakterlerini, sabit parçanın sadeliğine karşı ayarlanabilir parçanın tek-parça-çok-voltaj özelliğini gösterir ve her ikisi de aynı üç terminalli kablolamadan başlar.

Uygulamalı raylar ayrıca veri sayfasının uygulama bölümünde açıklanan korumayı ve yerleşimi (layout) de taşır. Giriş kapasitörü giriş pinine yakın, çıkış kapasitörü ise çıkışa yakın yerleştirilir; çıkıştan girişe bağlanan koruma diyodu, çıkış yükünü korurken giriş düştüğünde regülatörü korur; bu, bir masaüstü güç kaynağında veya rayı geri besleyebilecek bir yükte gerçek bir durumdur. Şase kablolaması sessiz referanstır; yük dönüşü uzun bir yol yerine regülatörün şasesine yakın yapılır ve çıkış algılaması kısadır. LM317'nin ayarlanabilir versiyonu, ayar akımının ve gürültünün enjekte ettiği çıkış dalgalanmasını (ripple) azaltmak için veri sayfasının önerdiği ayar pini baypas kapasitörünü ekler. Yerleşim disiplini her iki parça için de aynıdır ve iki kapasitörlü şemanın gizlediği tasarımın yarısıdır; çünkü salınım yapan bir regülatör genellikle parça probleminden ziyade bir yerleşim veya kapasitör problemidir. Uygulamalı raylar, veri sayfasından karta giden yoldur ve hem sabit hem de ayarlanabilir regülatör için aynı yoldur.

LM317 için uygulamalı direnç bölücü hesaplaması

LM317 için direnç bölücü hesaplaması, ayarlanabilir çıkışı belirleyen küçük aritmetiktir ve uygulamalı bir örneğe değerdir çünkü bu oran parçanın ruhudur. Formül, çıkışın 1.25 çarpı bir artı üst direncin alt dirence oranı şeklindedir; tasarımcı, bölücü akımını ayarlamak için alt direnci seçer. Klasik değerler, referans akımını ayar pininin minimum değerinin rahatça üzerinde tutan 240 ohm'luk bir alt dirençtir, ardından üst direnç için çözüm yapılır. 5 voltluk bir çıkış için oran, çıkış bölü 1.25 eksi bir, yani 3'tür; bu nedenle üst direnç alt direncin üç katıdır (240 ohm alt direnç ile 720 ohm) ve standart bir 750 ohm üst direnç, çıkışı bölücü toleransı dahilinde 5.16 volt civarına getirir. 12 voltluk bir çıkış için oran, 12 bölü 1.25 eksi bir, yani 8.6'dır; bu nedenle üst direnç 240 ohm'un 8.6 katı, yaklaşık 2.06 kilohm'dur ve 2.2 kilohm'luk bir standart, çıkışı 12.7 volt civarına getirir. Bölücünün toleransı, direncin sıcaklık katsayısı ve ayar pininin voltajı çıkış doğruluğuna eklenir; bu nedenle ayarlanabilir ray, sabit olandan daha geniş bir tolerans taşır. Hesaplama, LM317'nin çalışma yüzüdür ve karşılaştırmanın esnekliğinin dayandığı yüzdür.

Termal: Lineer Regülatör İçin Örnek Bir Dağılım Hesaplaması

Termal hesaplama, bir lineer hattın uygulanabilir olup olmadığına karar veren sayıdır ve 5 voltluk hat için yapılan bu örnek çalışma, ürün ailesinin dürüst limitini gösterir. 12 volt giriş, 5 volt çıkış ve 500 miliamper yükte, dağılım 7 voltluk fark ile 0,5 amperin çarpımı olan 3,5 watt'tır; jonksiyon sıcaklığı ise ortam sıcaklığı artı dağılım ile kılıf ve soğutucusunun termal direncinin çarpımıdır. Durgun havada çıplak bir TO-220, watt başına 50 derece sınıfında bir jonksiyon-ortam direncine sahiptir; bu da jonksiyonu 25 derece artı 3,5 çarpı 50 ile 200 dereceye çıkarır ki bu 125 derecelik değerin çok üzerindedir, dolayısıyla çıplak bir TO-220 bu hattı kesinlikle çalıştıramaz. Küçük bir soğutucu üzerindeki TO-220, direnci watt başına 15 derece sınıfına indirir; bu da 25 artı 52 ile 77 derece civarında bir jonksiyon sıcaklığı sağlar ki bu değer limitin içindedir ve güvenlidir; büyük bir soğutucu veya zorlanmış hava akışı bunu daha da aşağı çeker. Bu aritmetik, 9 volt girişli aynı hattın (4 volt fark ve 2 watt dağılım) daha küçük soğutucuyla çalışmasının, 24 volt girişli hattın ise (19 volt fark ve 9,5 watt dağılım) ciddi bir soğutucuya veya anahtarlamalı regülatöre ihtiyaç duymasının nedenidir. Termal okuma, lineer seçiminin kapısıdır ve karşılaştırmadaki yüksek düşümlü hatların ilk çarptığı kapı budur.

Ayarlanabilir hattaki LM317, kendi gerilim düşümüyle aynı aritmetiği çalıştırır ve iki parça arasındaki karşılaştırma termal bir rekabet değildir; çünkü rakamlar parçadan ziyade gerilim düşümünü ve akımı takip eder. 7 volt düşümdeki 7805 ile aynı düşümde 5 volta ayarlanmış LM317 aynı watt değerini dağıtır ve birini soğutan soğutucu diğerini de soğutur. Bu nedenle, örnek çalışmanın gösterdiği termal tasarım, ailenin ortak disiplinidir ve sabit ile ayarlanabilir parçalar arasındaki seçim, ısıdan ziyade çıkış ve basitlik tarafından belirlenir. Termal okuma aynı zamanda herhangi bir lineer hattın pratik akımını da belirler; çünkü kullanılabilir amper, kılıfın atabileceği watt değerinin gerilim düşümüne bölünmesidir ve akımdan önce watt değerini okuyan tasarımcı, hattı limitleri içinde tutar. Soğutucu boyutlandırması da aynı modeli takip eder: 25 derece ortam sıcaklığında 100 derecelik hedef jonksiyon sıcaklığına sahip 3,5 watt'lık bir hattın 75 derecelik bir bütçesi vardır; bu nedenle jonksiyon-kılıf artı kılıf-soğutucu artı soğutucu-hava toplam termal direnci, 75 bölü 3,5 yani watt başına yaklaşık 21 derece veya altında kalmalıdır. Bir TO-220'nin watt başına birkaç derecelik jonksiyon-kılıf direnci ile watt başına 15 derece sınıfındaki küçük bir geçmeli soğutucunun toplamı, bütçeyi bu sınırın içinde tutar. Örnek hesaplama, lineer regülatörün basitliğinin arkasındaki dürüst sayıdır ve hem seçimin hem de soğutucunun kullandığı sayıdır.

Tezgahta Bir Lineer Regülatörü Ölçmek

Tezgahta LM7805 veya LM317 ölçümü yapmak, hattın spesifikasyonlarını koruduğunun onayıdır ve prosedür her iki parça için de aynıdır. Önce çıkış doğruluğunu ölçün; multimetreyi yüksüz ve tam yük akımında çıkışa bağlayın ve okumaları nominal değer ile datasheet toleransına (sabit parçanın fabrikada ayarlanmış 5 voltu ve ayarlanabilir parçanın bölücü ile belirlenmiş değeri) göre karşılaştırın; aradaki fark yük regülasyonu (load regulation) ve bölücü toleransıdır. Ardından, girişi sabit tutup yükü sıfırdan anma değerine kadar kademelendirerek ve çıkış değişimini kaydederek yük regülasyonunu ölçün; sonra yükü sabit tutup girişi kendi aralığında kademelendirerek hat regülasyonunu (line regulation) ölçün; bu iki sayı, parçanın gerçek dünyaya karşı hattı ne kadar iyi koruduğunu belirtir. Osiloskop çıkışa AC-kuplajlıyken ripple değerini ölçün (bir lineer regülatörden düşük milivolt sınıfı beklenir) ve okumayı datasheet içerisindeki ripple-rejection (dalgalanma bastırma) davranışı ile karşılaştırın. Ölçümler tasarım değerlerinin yanına kaydedilir ve bu kayıt, değişim belgesinin taşıdığı kanıttır; bu, serinin her hat için uyguladığı disiplinin aynısıdır.

Ölçüm ayrıca datasheet içerisinde tanımlanan geçici durum (transient) ve koruma davranışını da okur. Bir yük adımı uygulayın ve çıkışın toparlanmasını izleyin; parçayı kısa süreliğine aşırı yükleyerek kısa devre ve termal korumayı test edin, akımın geri katlanmasını (fold back) ve çıkışın düşmesini izleyin ve korumanın parçanın kendini imha etmesine izin vermek yerine devreye girdiğini onaylayın. Geçici durum ve koruma okumaları, stabil bir hattın arızalanana kadar doğal kabul ettiği davranışlardır ve tezgah, ürün sevk edilmeden önce bunları onaylama yeridir. Ölçüm prosedürü sabit ve ayarlanabilir versiyonlar için aynıdır (bölücü toleransı ayarlanabilir olanın doğruluğuna dahil edilir) ve LM7805 ile LM317 seçimini bir datasheet okumasından ölçülmüş bir karara dönüştüren prosedür budur. Tezgah hattın hakemidir ve kayıt hakemin kararıdır; bu, hem üretim denetçisinin hem de denetçinin okuduğu kanıttır.

Lineer Regülatör Sorunlarını Giderme

Yeni bir kartta ortaya çıkan lineer regülatör sorunları tutarlıdır ve hata giderme kısa bir liste üzerinden yürür. Eğer çıkış yoksa, girişin mevcut olduğunu ve toprağın bağlı olduğunu kontrol edin, giriş kapasitörünün doğru değerde ve yakın olduğunu kontrol edin ve parçanın yönünü kontrol edin; çünkü ters çevrilmiş bir TO-220 veya yanlış bir toprak bağlantısı hat oluşturmaz. Eğer çıkış yanlışsa, parçanın numarasını kontrol edin (bir 7812, 5 volt çıkış vermez) ve ayarlanabilir bölücüyü, direnç değerlerini ve lehimlerini kontrol edin; çünkü yanlış bir bölücü yanlış bir çıkış ayarlar. Eğer parça aşırı ısınıyorsa, düşümü (drop) ve akımı, termal bölümün hesapladığı watt değerini ve soğutucuyu ve kart bakırını kontrol edin; çünkü çıplak bir TO-220 üzerindeki 3.5 watt'lık bir hat yanar. Eğer çıkış osilasyon yapıyorsa veya ripple taşıyorsa, giriş ve çıkış kapasitörlerini ve yerleşimlerini kontrol edin; çünkü eksik veya uzak bir kapasitör döngünün stabilitesini bozar ve LM317 üzerindeki adjust-pin bypass hattını kontrol edin. Eğer çıkış yük altında çöküyorsa (sag), akımı parçanın değer kaybına uğramış (derated) gerçekliğine göre ve girişi dropout değerine göre kontrol edin; çünkü sınırında veya marjında çalıştırılan bir regülatör yük adımı altında çöker. Hata giderme listesi, tasarımın pratik tamamlayıcısıdır ve bir tasarımcının hem sabit hem de ayarlanabilir her lineer hat için ilk kartta tuttuğu kontrol listesidir. Ters polarite ve aşırı gerilim (surge) koruması güvenilirlik okumasını tamamlar; çünkü yanlış polariteyle beslenen veya mutlak maksimum değerini aşan bir voltaj darbesi alan bir regülatör bunlar olmadan arızalanabilir ve datasheet uygulama bölümü, girişin kötüye kullanılabileceği yerlerde giriş koruma diyotunu ve geçici gerilim bastırıcıyı (transient suppressor) gösterir.

LM7805 vs LM317: Eşdeğerler ve Değişimler

LM7805 vs LM317 karşılaştırmasının değişim perspektifi, her iki seçeneğin de sunduğu tedarik imkanlarıdır ve bu bakış açısı her iki parça için de aynıdır. LM7805, her tedarikçinin ve yerli parça alanının yeniden ürettiği üç pinli yerleşime sahip 78xx ailesinde yer alırken; LM317, pazarın üzerinde standartlaştığı ayarlanabilir ailede yer alır. Bu nedenle her iki tasarım da derin, pin uyumlu bir değişim pazarına sahiptir. Değişim kalifikasyonu, herhangi bir ikame işlemindeki disiplinle aynı şekilde yürütülür: TO-220 veya yüzey montaj varyantı gibi paket ve pin dizilimi doğrulanır; 7805 için 5 volt ve LM317 için bölücü ayarı gibi çıkış doğrulanır; akım, dropout ve termal değerler doğrulanır ve değişim, kart üzerinde sıcaklık aralığı boyunca test edilir. Yerleşimler standartlaştırıldığı için değişim pin uyumludur ve aileler eski ve geniş olduğu için tedarik kaynakları derindir; bu kombinasyon, regülatör karşılaştırmasını tedarik zinciri dostu hale getirir.

Karşılaştırma ayrıca her iki parçanın yanında yer alan LDO ailesine de temas eder, çünkü AMS1117 ve LM1117, 7805 ve 317'nin sunamadığı düşük dropout raylarına hizmet eder. Dar bir paydan (headroom), yani kesme noktasına yakın bir bataryadan regüle edilmesi gereken bir ray bunun yerine LDO'yu tercih eder; geniş paya sahip bir ray ise basitlik ve maliyet için 7805 veya 317'yi tercih eder. Sabit regülatör, ayarlanabilir regülatör ve LDO olmak üzere bu üç aile, lineer güç bloğunun çalışma kelime dağarcığıdır ve 7805 ile 317 karşılaştırması, bu dağarcığın iki ucu arasındaki haritadır. LM7805 vs LM317 karşılaştırmasını bu şekilde okuyan bir tasarımcı; çıkış, akım ve termal değerlere göre sabit parçayı veya ayarlanabilir parçayı seçer ve bu seçim, hem şemanın hem de kartın kabul ettiği işlevsel yanıttır.