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日志

7805电源扩流分析1

已有 2979 次阅读2010-9-5 07:26 |系统分类:模拟技术| 7805线性电源, 扩流

分析一下这个经典的电源电路(7805扩流)

作者：Z80　栏目：电路欣赏
分析一下这个经典的电源电路(7805扩流)
下图为在非常流行的经典电路上做小许改动的电路图.

电路目的: 

1)+24V 转换为+5V +/-5%

2)可提供+2A以上的电流.


主要元件: TIP32C  (ST)
          L7805CV (ST)

图中的R62,在实际应用中已经更改为22 OHM.

功率元件TIP32C已经加散热片

请坛子里面的各位朋友发表自己的看法分析此电路.

包括:

1. 此电路的具体工作原理.
2. 此电路是否能达到预期的效果.
3. 存在何种问题.
4. 如果图中R62如果减小到诸如1  OHM或者3.3  OHM,会存在什么样的问题.
5. 其他.




* - 本贴最后修改时间：2005-1-27 17:53:41 修改者：Z80

2楼：>>参与讨论
davidlin
RE:分析一下这个经典的电源电路(7805扩流)
上图Q25工作在放大区

* - 本贴最后修改时间：2005-1-27 19:09:12 修改者：davidlin

3楼：>>参与讨论
微风
试分析一下
    TIP32C工作于放大区，L7805输出电流增大的时候，TIP32C的输出电流也跟着增大。L7805是串联型稳压IC，输出电流可以看成约为输入电流，输入与输出的压差要大于3V才能正常工作，故输入电压要大于8V才能正常工作。22欧姆的电阻明显是限流用的，当L7805输出电流大于 (24-8-0.6)/22+(24-8)/330=0.748 安培的时候，L7805的输入端电压将会低于8V，这将导致L7805输出电压下降，从而起到了过流保护的作用，此时TIP32C输出电流为 (24-8-0.6)/22=0.7 乘以它的贝塔值。
    R62太小将会导致L7805输出电流过大，大于L7805能够输出的最大值1.5安培，而令L7805过热。
    该电路应该能够达到预期效果，不过L7805输出电流有几百毫安的时候已经很热了，还有R62电流到达20多毫安的时候已经达到功耗最大值，电流再大长时间工作会烧毁。

4楼：>>参与讨论
davidlin
呵呵，对不起风兄拉，我先扔石头（不是砖块）：分析好像不对吧
大家来说说啦

5楼：>>参与讨论
chehg
我分析一下
R62上压降大于0.6V时TIP32导通,
提供大于0.6V除以22欧姆的电流
如减小R62阻值7805的电流将增大,可以减小到1欧姆或3欧姆.但电阻上损耗的功率将加大,7805电流将达0.2-0.6A也会发热

6楼：>>参与讨论
xwj
+24V 转换为+5V建议用DC-DC,不然整个就是一个大火炉嘛
 
7楼：>>参与讨论
微风
忽然看到一块石头从天而降，心中一凛。
查了一下datasheet，TIP32C的Vbe(on)=1.8V而不是0.6V。

题平

8楼：>>参与讨论
雷风
330欧姆已经被换了，我觉得电阻起的是决定Ii范围的作用
微风说得“当L7805输出电流大于 (24-8-0.6)/22+(24-8)/330=0.748 安培的时候，L7805的输入端电压将会低于8V”似乎有误。
24-8)/330应该不要，
7805输入端电流应该是 “输出电流/b（放大系数）＋Vbe/R”。输出电流增大，反馈电流增大，Ib增大，输入电流就增大，但这个Vbe/R没有改变，所以R应该起的是调节输入电流的作用。

* - 本贴最后修改时间：2005-1-28 10:23:12 修改者：雷风

9楼：>>参与讨论
lai832
建议,
首先这种方法是可行的.

但是:
1.楼主输入电压也太高了吧?
你的三极管不是工作在开关状态下,
所以你的三极管和7805的总功耗为;
(24-5)V*2A=39W,不出问题才怪.
2.好像浪涌电流挺大的,
按电容的特点,
通电瞬间,
三极管基极电压是0V,这瞬间,三极管输出电压也太高了吧???

10楼：>>参与讨论
微风
寒一下，发现自己昨天晚上看错了，以为是三极管基极串上一个电阻
    羞死人了。R62输出电流基本上不变，L7805的输入电压为24-1.8=22.2V。如lai832说浪涌现象的确存在

11楼：>>参与讨论
lai832
补一点,
楼主用的还是100U,有个充电电阻R,22OHM,那浪涌时间会更明显了.

如是用在扩流,这么高的电压是太高了,
我想楼主是把7805的功率或电流变小了,可是整个电路的功耗却没有改良.功耗全落在三极管上了.反而没有比用简单的开关电路好.

12楼：>>参与讨论
雷风
看二楼的图这似乎是典型的扩流电路
 
13楼：>>参与讨论
毛毛虫姑娘
电路是经典的，但是效率是很低的。
目前，一般情况下，还是采用开关电源合理。
1.5A以下，倒可以采用金属封装的7805，输入电压降低到7-10V这样即可。
毕竟这种电路的可靠性和经济性比较好。


14楼：>>参与讨论
rogerllg
电压降到
 
15楼：>>参与讨论
rogerllg
当输出的电流越大，
当输出的电流越大，22欧的电阻的压降也就越大了，最大可以达到22*1.5=33V，这种显然是不可能的事情，所以我个人认为要输出更大的电流22欧的电阻还应当减小，这样才能保证当7805输出电流不高的时候三极管不导通，和大电流的时候要求输入的电压较小，损耗功率相对较小。


16楼：>>参与讨论
纽恒科技
楼上的朋友说的都蛮好的

不过我还是比较赞同微风的观念,
如果你要是想达到1.5~2A的话最好
我还是建议你使用开关电源比较合
适,因为这个输入电压比较高,我同
样同意lai832说的功耗问题,用线
性电源只能实用于稍微高出输出的
3~5付的电路(前提是电流要在0.5~0.7A
以内)而小于这个值时可以适当高
点输入电压,但是如楼主说的这个事肯
定是不现实的

17楼：>>参与讨论
werch
加了散热片都热了,不稳定
 
18楼：>>参与讨论
xjg1111
输出的纹波效果应该不是很好，
而且太热时可能不太稳定。
我还是还是用开关电源芯片，效率还高！节省了散热片。

19楼：>>参与讨论
lai832
不过对于电路设计来说,
这是很好的一个思路,
用在高于3-8V的扩流挺好的,
但本身功耗由(VIN-VOUT)*I已定,搅得再好都是解决不是功耗问题(线性电源)
由上式得出,VIN不能太大.I也不可以过大.

20楼：>>参与讨论
wsk000
7805
     应该考虑一下过压和过流保护，还有散热问题，应该可以应用在要求不高的场合吧。

21楼：>>参与讨论
sam
没有过流短路保护
 
22楼：>>参与讨论
kelevin
一般
 
23楼：>>参与讨论
Z80
总结一下
总结一下.

此电路是极为常见的一个线性三端稳压器扩流电路,我们在实际使用的时候,遇到一些由于没有考虑周全或者说是低级错误的故障,故而开贴让坛子里面的朋友讨论,让以后用到此电路的朋友不至于重蹈覆辙.

1.    首先说此电源的缺点吧:
1.1    此电源是线性稳压电路,所有有其特有的内部功率损耗大,全部压降均转换为热量损失了,效率低.所以散热问题要特别注意.
1.2    由于核心的元件7805的工作速度不太高,所以对于输入电压或者负载电流的急剧变化的响应慢.
1.3    此电路没有加电源保护电路,7805本身有过流和温度保护但是扩流三极管TIP32C.html">TIP32C没有加保护,所以存在一个很大的缺点,如果7805在保护状态以后,电路的输出会是Vin-Vce, 电路输出超过预期值,这点要特别注意.
2.    电源的优点.
2.1 电路简单,稳定.调试方便(几乎不用调试).
2.2 价格便宜,适合于对成本要求苛刻的产品.
2.3 电路中几乎没有产生高频或者低频辐射信号的元件,工作频率低,EMI等方面易于控制.

3.    说说电路工作原理吧.

3.1 下图重新画出了示意图,并表明了电流等流动方向.

Io = Ioxx + Ic.
Ioxx = IREG – IQ ( IQ 为7805的静态工作电流,通常为4-8mA)
IREG = IR + Ib = IR + Ic/β (β 为TIP32C.html">TIP32C的电流放大倍数)
IR = VBE/R1 ( VBE 为 TIP32的基极导通电压)

所以 Ioxx =  IREG – IQ = IR + Ib – IQ
         =  VBE/R1 + IC/β- IQ      
         由于IQ很小,可略去,则: Ioxx = VBE/R1 + IC/β

查TIP32C.html">TIP32C手册,VBE = 1.2V, 其β 可取10

Ioxx = 1.2/R + Ic/β = 1.2/22 + Ic/10 = 0.0545 + Ic/10 (此处取主贴图中的22 OHM )

Ic = 10 * (Ioxx – 0.0545 )

假设Ioxx = 100mA, Ic = 10 * ( 100 - 0.0545 * 1000 ) = 455(mA)
则Io = Ioxx + Ic = 100 + 455 = 555 mA.

再假设Ioxx = 200A, Ic = 10 * ( 200 – 0.0545 * 1000 ) = 1955mA
Io = Ioxx + Ic = 200 + 1955 = 2155mA

由上面的两个举例可见,输出电流大大的提高了.

上面的计算很多跟贴都讲述了,仔细推导一番即可.

3.2 电阻R的大小
R的大小对调整通过7805的电流有很大的关系,取不同的值带入上式即可看出.
R越大,则输出同样的电流的情况下流过7805的电流要小些,反之亦然.
通常这样的电路中,对于扩流三极管TIP32加散热片,而对于7805则无需要,但是R的值不能过大,其条件是: R < VBE /( IREG – IB).

    3.3 电路中7805输入端的电容的取值是一个错误,前面已经有朋友分析过了,主要是会造成浪涌,在上电的瞬间输出远大于5V,对后续电路造成损坏. 实际使用的时候,为了抑制7805的自激振荡,此电容通常取0.33uF(多数常见的spec.均推荐此参数)

最后有很多朋友都提到散热的问题,这是线性电源本身要考虑的问题,也是缺点,自己想办法解决吧,不是此贴要讨论的主题.

此电路本人用在某商用设备上,真正的电路除了电容参数不是100UF以为,和主贴中的参数一样,产品投入市场有几千台,证明是可以使用的.此次之所以开贴讨论是因为同事用在某新型号产品的时候,改变了此电容参数,造成浪涌问题,烧毁了不少外设,故而再次分析.


最后还有朋友提到用开关电源,这个也超过了本贴的主题,另外,在很多时候,尤其是开发的是产品而非设备,对于以K为单位的产品,成本是非常重要考虑的指标.如果成本没有竞争力,产品再好对于市场的推广也是有压力的.


Z80 2005-1-30



24楼：>>参与讨论
胡建伟
需要改进
改了会易击穿管子,不能保证工作在放大状态,建议增大其功率,把101电容改为105.

25楼：>>参与讨论
wgrren
我看电路有问题啊
   此电路不可能输出+5的电压,因为TIP32**的基极电压太低了,应该该成NPN的就可以了还有啊现在220V转5V/5/A的电路很成熟了啊有要的给我邮件我给你电路图.

26楼：>>参与讨论
tangqin
绝对行不通
1）功耗太大，无论如何都不行，这种电路能提供1A电流还差不多，2A绝对不行，再大的散热片都不安全；
2）可以用大功率三极管把24V转换到9V左右，后面再加二片7805（3A）金属封装的那种，每一路加上一粗0.1欧的均衡电阻


DC-DC开关电源是最好的方案。


27楼：>>参与讨论
liuyi_1981
谢谢大家的讲解分析
俺是菜鸟，看了大哥们的分析，觉得有收获，谢谢。

28楼：>>参与讨论
t14495716
學習
 
29楼：>>参与讨论
lovehefeng
我估计不行啊
 
30楼：>>参与讨论
lzjin2004
我会试一下，春节后。
 
31楼：>>参与讨论
ldy1973
还行,只是纹波大,欠稳定.建议选用347
 
32楼：>>参与讨论
wrh
建议采用开关电源
24伏降到5伏，2安培。在散热片上消耗将近50瓦！效率仅仅是20%。如果采用开关电源，一切都会很好的。当然，如果对纹波要求不是很高的场合。
参考器件L4962或者LM2576，前者适合于小功率，1安培以下不用散热片。后者可以用散热片，适合于大电流。

33楼：>>参与讨论
wuhanhebin
用7805扩流
用78L05扩流2A 

   前见一"经典的.......",个人认为不是"经典",何谓"经典"电路简洁,看看下电路
   用这电路,简单有保护,用78L05 ,Imxa=100mA .图中D1是为在使用T1扩流后,扣除T1的B、E结压降用.T1为n-p-n管B、E结压降大约0.6V,D1同样为0.6V,那么在IC101的1输出为5+0.6≈5.6V,T1是射随电路则 B极5.6V E极5.6-0.6 ≈5v.T1的输出电流为2A时,要求T1 hfe=20 ,∵IC101 Imax=100mA ∴T1 hfe=2A/0.1A=20.当T1输出2A时,IC101输出为100mA,输出大于2A时,IC101输出大于100mA,进入保护状态.可供参考,欢迎评价!

 


34楼：>>参与讨论
yangtse
wuhanhebin兄的电路要优于楼主贴图.
 


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