基于LM7805电压调节器的工作原理

　　电压调节器（简称AVR），是专门为配套基波、谐波复式励磁或装配有永磁发电机励磁（PGM系统）的交流无刷发电机而设计。电压调节器通过对发电机交流励磁机励磁电流的控制，实现对发电机输出电压的自动调节。发电机电压调节器可满足普通60/50Hz及中频400Hz单机或并列运行的发电机使用。

　　

　　电压调节器是爱好者优先考虑使用的电子部件之一。它只需要输入一个高电压，并将其降低到所需的设定电压。听起来像是一个很好的解决方案，但是有一个问题，它们的效率非常低。众所周知，它们在大电流下使用时会变得非常热，并且通常需要大量散热器来阻止释放出烟雾。

　　为了证明为什么他们会变得如此热，我们需要考虑使用过程中会发生什么。根据基尔霍夫电流定律（Kirchhoff laws），进入某系统的电流等于离开该系统的电流。如果我们使用一个调节器的简化版本，该器件只能改变输出电压。由于对电路的最小电流损耗，我们认为绝大多数功率损耗都转换成热量。使用以下基本方程：

　　Power （W） = Voltage （V） x Current （I）

　　因此，如果我们使用On Semiconductor（以前的飞兆半导体）制造的LM7805，可以调节输出5V，1A电流。它是一个非常标准的元器件，是非常典型的电压调节器。

　　如果我们使用9V输入，则功率为9V×1A = 9W。

　　输出功率为5V×1A = 5W。

　　这意味着有4W的功率作为废热从调节器中耗散。当考虑到可用包装的尺寸时，这是一个很大的数量级。考虑到电路中会发生过热，当设计不正确时，将导致其很容易损坏自身以及周围的其他部件。

　　这个帖子并不是要劝阻你使用电压调节器，他们在电子电路中占有一席之地，并且它是一个很好的入门点。所有电子工程师都需要对线性稳压器的优点和缺点有一个广泛的了解，才能正确处理它们。

　　工作原理

　　

　　上述原理图可以在数据手册中找到，但是它已经通过颜色来区分显示电路的不同部分。

　　上述原理图中最重要的元件是Q16（红色），它控制输入和输出之间的电流，从而控制电压。它同Q15（橙色）一起被置于一组达林顿配对中。在此配置中，Q16放大了Q15放大过的电流。这意味着Q15可以用于引入错误反馈。蓝色部分包含一个分压器，可以缩放输出电压，使其可以被带隙电路使用。该带隙电路见于黄色部分（Q1和Q6）。该带隙基准产生误差信号，其馈送到Q7（橙色）。使用带隙电路主要是因为当器件的温度发生变化时，它也能提供稳定的输出。

　　橙色部分采集了这个误差信号，并通过Q15和前面描述的达林顿配置进行放大。紫色部分具有过热保护（Q13）和大输出电流保护（Q14）。在这些原理图中，偶尔您还会发现本节中标有Q19的过压输入电压保护。这些在过电流或过热的故障条件下关闭调压器。绿色部分称为“启动”电路，因为它提供了为带隙电路供电所需的初始电流。这样就可以在电路需要时启动。

　　我选择了LM7805，因为5V是一个常用的值，但LM78xx系列具有许多不同的预置电压版本。带隙电路试图将其输入为1.25V，这是从蓝色部分中的分压器。由于R20是可变电阻，所以可以在制造期间对分压器进行校准，以便在任何选定的输出电压下精确输出1.25V。这对制造商而言是非常好的，因为它们制造出大量相同的芯片，并且可以满足他们想要的任何电压输出。这也类似于一些可调电压调节器工作的方式，如LM317。在可调芯片中，分压器由设计者制造，这意味着通过简单的电阻变化它就可以应用于任何情况。

　　基本配置

　　看一下数据表，器件有很多的应用。但最简单的应用只有输入和输出。所需要的是一对去耦电容器，用于平滑交流信号和随机噪声。电压调节器最好采用干净、平稳的电源。由于晶体管两端的电压降，对于高于所需输出2V的输入电压，也有这种要求。

　　

　　我建议人们阅读数据手册，并进行不同的电压输入和电流输出，来看看它是多么容易变热。在该数据手册中还有一些其他使用该器件的好应用，您可以将其变为可调电压输出、恒流供电和大电流电源输出。对于学习更多关于晶体管和运算放大器的知识，这些也是非常好的项目。