Unit 4 IC Regulator

1 วชิ า อปุ กรณอ์ เิ ล็กทรอนิกส์ บทท่ี 7 รหสั วชิ า 2104 – 2205 บทที่ 7 ไอ.ซี.คมุ คา่ แรงดัน วัตถุประสงค์ 1. ระบุชนดิ ของไอ.ซ.ี คมุ คาํ แรงดันได๎ 2. คานวณวงจรคมุ คาํ แรงดนั ที่ใช๎ ไอ.ซ.ี ออปแอมปไ์ ด๎ 3. อธิบายการทางานของของ ไอ.ซี. คมุ คําแรงดนั เบอร์ 78XX, 79XX, LM317, และ LM337 ได๎ 4. เลือกใช๎ ไอ.ซ.ี คมุ คาํ แรงดนั ไดอ๎ ยาํ งเหมาะสม 7.1 บทนา แหลงํ จาํ ยไฟฟ้ากระแสตรง (DC Power Supplies) หมายถงึ แหลํงจํายไฟฟ้ากระแสตรงที่ มอี ินพุตเปน็ ไฟฟ้ากระแสสลับ หรือเป็นไฟฟ้ากระแสตรง แบํงออกเปน็ 2 ชนดิ คือ แหลงํ จําย ไฟตรงชนิดคุมคาํ แรงดนั (Regulated Power Supplies) และแหลํงจํายไฟตรงชนิดไมํคุมคาํ แรงดัน (Unregulated Power Supplies) แหลํงจาํ ยไฟตรงชนิดคุมคาํ แรงดันจะประกอบไปด๎วย วงจรเรยี งกระแสเพื่อแปลงไฟสลับให๎เปน็ ไฟฟ้ากระแสตรงปอ้ นใหก๎ ับวงจรคมุ คําแรงดัน หรือวงจร ควบคุมแรงดันคงท่ี (Regulated Circuit หรือ Regulator) ซงึ่ วงจรนี้จะทาหน๎าทค่ี ุมคาํ แรงดนั เอาตพ์ ตุ ใหค๎ งที่เม่ือจํายกระแสโหลดเพม่ิ ขึ้น แตํแหลงํ จาํ ยไฟตรงชนิดไมํคมุ คาํ แรงดนั น้ัน มีเพียง วงจรเรียงกระแสเทํานัน้ ไมมํ ีสํวนของวงจรคมุ คาํ แรงดันเข๎ามารํวมทางาน ดงั แสดงในรปู ท่ี 7.1 (ก) แหลงํ จาํ ยไฟตรงชนดิ คมุ คาํ แรงดนั (ข) แหลํงจํายไฟตรงชนดิ ไมคํ มุ คาํ แรงดนั รูปท่ี 7.1 เปรียบเทยี บลักษณะของแหลงํ จํายไฟตรง แหลํงจํายไฟตรงชนดิ คุมคําแรงดันยํอมมีประสิทธิภาพดีกวําชนิดไมํ คุมคาํ แรงดนั ยุคแรกวงจรคุมคําแรงดันจะใชอ๎ อปแอมป์ตํอเปน็ วงจรป้อนกลับ แบบลบ เพื่อคุมคาํ แรงดัน แตมํ กี ารพัฒนาวงจรคุมคาํ แรงดันมาอยํางตํอเนื่อง ซึ่งอาจแบํงออกเปน็ 3 ระยะ คือ ELWE(Thailand) หน้า 1

2 วิชา อุปกรณ์อเิ ลก็ ทรอนิกส์ บทท่ี 7 รหสั วชิ า 2104 – 2205 ระยะท่ี 1 กํอนปี 1968 วงจรคุมคําแรงดนั ที่ใชก๎ ันจะประกอบไปด๎วย ไอ.ซ.ี ออปแอมป์,ซี เนอรไ์ ดโอด และทรานซิสเตอร์ซงึ่ เปน็ วงจรพน้ื ฐานทน่ี ยิ มใช๎กันทว่ั ไปอยาํ งไรกต็ าม ประสทิ ธิภาพ ของมันไมํดีนกั และสามารถควบคมุ คาํ แรงดันเอาตพ์ ตุ ไดเ๎ ฉพาะคาํ เดยี วกับคําแรงดนั ซเี นอรเ์ ทํานน้ั ทาใหไ๎ มํสามารถนาไปใช๎ได๎อยาํ งแพรํหลายในปี 1968 บรษิ ทั Fairchild Semiconductor ไดผ๎ ลติ ไอซีทท่ี าหนา๎ ทีเ่ ปน็ ตัวคุมคําแรงดันท่มี คี วามยดื หยนํุ กวําการใช๎ออปแอมปแ์ บบเดิมนน่ั คือ ไอซี เบอร์  A723 แตํก็ยงั มีขดี จากัดอยหูํ ลายประการ เชํน ต๎องการวงจรขยายกระแสภายนอกและ วงจรป้องกนั กระแสลัดวงจรเพม่ิ เตมิ จงึ มีการพัฒนาอยํางตํอเน่ืองโดยบริษทั National Semiconductor ไดผ๎ ลติ ไอซอี กี ตวั หนง่ึ ขน้ึ มา คือ ไอซเี บอร์ LM309 ซ่ึงใกล๎เคียงกับการผลิตของ กลํมุ Fairchild ซึง่ ผลติ ไอซตี ระกูล 7800 ขึ้นมา ทง้ั 2 แบบนีเ้ ป็นชนดิ 3 ขว้ั (Three-Terminal Voltage Regulated ICs) ซึ่งไอซคี มุ คําแรงดนั แบบนี้ตอํ วงจรได๎งาํ ยเพราะมขี ัว้ อินพุต เอาต์พตุ และ GND เทาํ นนั้ เบอรท์ ม่ี ชี ื่อเสียงคือ  A7805 ระยะท่ี 2 จากการประสบความสาเรจ็ อยํางมากของ  A7805 (แหลงํ จํายไฟตรง +5 V) ในยุคแรกทาใหม๎ ีการปรบั ตวั ของผลติ ภัณฑ์ตาํ ง ๆ และผอู๎ อกแบบใหค๎ วามสาคัญกบั การตํอรํวมกับ  A7805 และรปู แบบน้เี ป็นตวั กาหนดการเติบโตของไอซีเรก็ กเู ลเตอร์เบอรอ์ นื่ ๆ ทาให๎ Fairchild ออกผลิตภณั ฑ์ในอนกุ รม 78xx ออกมาอกี หลายเบอร์ ซ่ึงสามารถคมุ คําแรงดันได๎หลายคาํ เชํน 6, 8, 9, 12, 15, 18 และ 24V ซึ่งอยํใู นกลุมํ เดยี วกับ 7805 คอื เปน็ เร็กกูเลเตอร์ชนดิ 3 ชวั้ นอกจากน้ยี ังมที ง้ั ชนดิ แรงดันบวกและแรงดนั ลบอีกดว๎ ยสาหรบั เร็กกูเลเตอรแ์ รงดนั ลบจะเปน็ อนุกรม 79xx เชํน เบอร์ 7905 สาหรบั –5V และ 7924 สาหรบั -24V เป็นตน๎ ระยะที่ 3 เปน็ ยุคของไอซีเรก็ กเู ลเตอร์ท่ปี รับคาํ แรงดนั ได๎ เพอ่ื แกป๎ ญั หาการเกบ็ สต็อก สินค๎า บรษิ ทั ผ๎ผู ลติ จะต๎องมสี ตอ็ กสนิ คา๎ ของตนเองจานวนมาก เพื่อรองรับความตอ๎ งการของลูกค๎า ทแี่ ตกตํางกัน จึงมีการผลติ ไอซีเรก็ กเู ลเตอรช์ นดิ ปรับคาํ ได๎เบอร์ LM117 และ LM137 ซึ่งเปน็ ไอซี ปรับคาํ แรงดันบวกและแรงดันลบได๎ และยงั มีเบอร์ LM317, LM377 และ LM723 อกี ด๎วย ปจั จุบนั เรก็ กูเลเตอรแ์ บบนี้ถกู จัดอยํูในกลุมํ ลเิ นยี รเ์ รก็ กเู ลเตอร์ นอกจากน้ียงั มีการพัฒนาอปุ กรณ์ สวติ ชิงสรา๎ งแหลํงจาํ ยไฟตรงในรูปแบบใหมํ คอื แบบสวติ ชงิ เรก็ กเู ลเตอร์ ทาให๎ขนาดของแหลวํ ง จาํ ยไฟตรงลดลงมาก เพราะวําไมจํ าเปน็ ตอ๎ งมีการแปลงไฟสลับเปน็ ไฟตรงดว๎ ยหมอ๎ แปลงไฟฟ้า และวงจรไดโอดเรยี งกระแส แหลงํ จาํ ยไฟฟา้ แบบน้ี คือ แหลงํ จาํ ยไฟฟา้ แบบสวติ ชิง (Switching Power Supplies) 7.2 วงจรคมุ คา่ แรงดนั แบบเชิงเส้น วงจรควบคมุ แรงดันแบบเชงิ เสน๎ (Linear Regulators) คือ วงจรคุมคาํ แรงดนั ทใี่ ชอ๎ อป แอมปเ์ ป็นตัวหลกั ในการทางานรวมทงั้ มซี ีเนอรไ์ ดโอดและทรานซิสเตอร์อยํางละ 1 ตวั ตํอรวมกนั ลกั ษณะของวงจรควบคุมแรงดนั เชิงเสน๎ (เบื้องต๎น) แสดงในรปู ท่ี 7.2 ELWE(Thailand) หน้า 2

3 วิชา อุปกรณอ์ เิ ล็กทรอนิกส์ บทท่ี 7 รหสั วชิ า 2104 – 2205 รปู ท่ี 7.2 วงจรควบคมุ แรงดันแบบเชิงเส๎นดว๎ ยออปแอมป์ ทรานซิสเตอร์ Q1 จะทาหน๎าทีค่ วบคมุ กระแสที่ผาํ นไผยงั โหลดซ่ึง Q1 นจ้ี ะถูกควบคุมโดย ออปแอมป์ ซึ่งออปแอมปจ์ ะมอี นิ พุตบวกไปกับตํอกับ R1 และซีเนอร์ไดโอด D1 เปน็ ตัวกาหนดคํา แรงดนั เอาต์พตุ โดยทข่ี าอินพุตลบของออปแอมป์ตํอกบั วงจรแบํงแรงดนั (R1 + R2) ทาหนา๎ ท่ี ตรวจสอบคําแรงดัน R3 วาํ เปลี่ยนแปลงไปหรือไมํ เพือ่ นาการเปลีย่ นแปลงนั้นมาเปรียบเทียบกับ แรงดนั VZ เพือ่ พยายามควบคมุ ทรานซสิ เตอร์ Q1 ใหจ๎ าํ ยกระแสเอาตพ์ ตุ อยํางเหมาะสมกบั โหลด และจะคอยตรวจสอบแรงดนั ทีอ่ นิ พุตบวกและอินพุตลบให๎เทํากนั เพอื่ ใหผ๎ ลตํางของมันเข๎าใกล๎ ศูนย์มากท่สี ดุ เพ่อื รักษาระดับแรงดนั เอาตพ์ ตุ ใหค๎ งทด่ี ังน้นั จากวงจรในรปู ท่ี 7.2 แรงดนั เอาตพ์ ตุ ทโ่ี หลดจะเปน็ ไปดังสมการตํอไปนี้ VLoad = VZ  R 2R 3  (7.1) R3 สมการกระแสไดโอด (Iz) คือ Iz = VLoad  Vz (7.2) R1 ตัวอยา่ งที่ 7.1 จากวงจรคมุ คําแรงดนั ด๎วยออปแอมป์ในรูปที่ 7.2 เม่อื กาหนดให๎ R1 = 5 k, R2 = 20k, R3= 10 k และ Vz = 3.9 V ถ๎าแรงดนั อินพุตเทํากับ 20Vdc(  1.5Vp) จงคานวณหาคาํ ของ VLoad และ Iz วิธที า VLoad = VZ  R2R3  R3 = 3.9 V  20k 10k   10k  VLoad = 11.7 V กาหนดให๎ VRE(sat) ของทรานซิสเตอร์ Q1 เทาํ กบั 0.7 V ดงั นนั้ หาคาํ Iz ไดจ๎ าก ELWE(Thailand) หน้า 3

4 วชิ า อปุ กรณอ์ เิ ล็กทรอนกิ ส์ บทที่ 7 รหัสวชิ า 2104 – 2205 Iz = VLoad  Vz R1 = 11.7V  3.9V 5k Iz = 1.56 mA ตัวอย่างท่ี 7.2 จากตัวอยํางท่ี 7.1 จงคานวณหาคาํ ของกาลงั ไฟฟา้ ของ Q1 และประสทิ ธิภาพของ วงจรควบคมุ แรงดนั แบบเชงิ เส๎นท่ีใช๎ออปแอมป์ ถ๎าโหลดของวงจรมคี ํา RL=20  และ IB= 20mA วิธีทา (ก) หาคาํ ILoad ILoad = VL o ad R Load ILoad = 11.7V = 0.585 A 20 (ข) หาคาํ กาลงั ไฟฟ้าของ Q1 (PD) เมือ่ Vin = 20 V และ VLoad = 11.7 V VCE = Vin - VLoad = 20 V – 11.7 V  VCE = 8.3 V PD = IC VCE  PD = 0.585 A (8.3 V) = 4.86 W (ค) หาประสิทธภิ าพของระบบ เมื่อ ILoad = 0.585 A ดงั นั้น β ของ Q1 คอื β= IC IB β = 585mA = 29.25 20mA PLoad = ILoad VLoad  PLoad = 0.585 A (11.7 V) = 6.844 W Pin = Iin Vin  Pin = 0.585 A (20 V) = 11.7 W (ไมํคิดกาลงั สูญเสียในออปแอมป์ ซีเนอร์ไดโอด และทีเ่ กดิ กบั ตัวตา๎ นทาน) % = PLoad x 100 Pin = 6.844W x 100 11.7W ELWE(Thailand) หนา้ 4

5 วชิ า อปุ กรณ์อิเล็กทรอนกิ ส์ บทท่ี 7 รหสั วชิ า 2104 – 2205  %  = 58.5% 7.3 ไอ.ซ.ี คมุ คา่ แรงดนั แบบแรงดันคงท่ี ไอ.ซี.คุมคําแรงดนั แบบแรงคงท(่ี Fixed Voltage Regulated ICs) ทีน่ ิยมใช๎กนั อยาํ ง แพรหํ ลาย คอื ไอซสี ามขาในอนุกรม 78xx ซง่ึ เปน็ ไอซีคมุ คําแรงดันแบบบวก และอนกุ รม 79xx เป็นไอซีคุมคําแรงดันแบบลบ ซ่งึ มรี ายละเอียดดังตอํ ไปน้ี 7.3.1 ไอ.ซ.ี อนกุ รม 78xx และ 79xx ไอ.ซี.เรก็ กูเลเตอร์อนุกรม 78xx และ 79xx เป็นไปซีแบบสามขา ให๎แรงดันเอาตพ์ ุตคงท่ี ถ๎าเป็นอนุกรม 78xx จะมีหลายเบอรใ์ หแ๎ รงดันเอาตพ์ ตุ คงท่ีที่ 5 V, 6 V, 8 V, 12 V, 15 V, 18 V, และ 24 V เปน็ แรงดันเอาตพ์ ุตบวก แตถํ ๎าเป็นอนกุ รม 79xx จะให๎แรงดันเอาต์พุตลบ ท่ีคําแรงดนั เหมอื นกับ 78xx เชนํ เบอร์ 7805=+5V และถา๎ เปน็ 7905=-5V เป็นตน๎ ไอซีกลํุมน้ี จะมี บรษิ ทั ผูผ๎ ลิตหลัก ๆ 5 ราย คอื โมโตโรลาํ (MC) เนชัน่ แนล เซมิคอนดักเตอร์ (NS) เท็กซิสอินสตรู เมนต์ (TI) ลเิ นยี ร์ เทคโนโลยี (LTC, Linear Technology) และทอมป์สัน (SEG, Thompson) เปน็ ตน๎ สาหรับตัวถังของไอซีเร็กกเู ลเตอร์ อนุกรม 78xx และ 79xx นี้ มี 2 แบบ คือ แบบตัวถัง พลาสตกิ แบบ CASE 29 และ CASE 221A และ แบบตัวถงั กระป๋องอะลมู ิเนยี ม (TO-3) ดังแสดง ในรูปท่ี 7.3 (ก) และ (ข) ใหส๎ ังเกตวําแม๎ตวั ถังของ 78xx จะเหมอื นกับ 79xx แตตํ าแหนํงขา IN, GND และ OUT จะแตกตาํ งกนั รปู ที่ 7.3 การจัดวางขาของไอซีเรก็ กเู ลเตอร์ อนกุ รม 78xx และ 79xx คณุ สมบตั ิท่สี าคญั ของ 78xx และ 79xx ในหนงั สอื เลมํ น้ีจะขอยกตัวอยํางคณุ สมบตั ิของ 78xx และ 79xx ตามคูํมอื ผผ๎ู ลติ ของบรษิ ัท โมโตโรลาํ (MOTOROLA Linear/Interface ICs, Vol.1) ซึง่ แบงํ 78xx ออกเป็น 3 กลุมํ คอื 1. MC7800 (Three-Terminal Positive Voltage Regulators) 2. MC78M00 (Three-Terminal Medium Current Positive Voltage Regulators) 3. MC78T00 (Three-Ampere Positive Voltage Regulators) ELWE(Thailand) หน้า 5

6 วิชา อปุ กรณ์อิเล็กทรอนิกส์ บทท่ี 7 รหัสวชิ า 2104 – 2205 และแบงํ อนุกรม 79xx ออกเป็น 2 กลุํม คอื 1. MC7900 (Three-Terminal Negative Voltage Regulators) 2. MC79L00 (Three-Terminal Low Current Negative Voltage Regulators) ซึ่งคุณสมบัติทีส่ าคญั ของไอซเี รก็ กูเลเตอร์ของโมโตโรลาํ นั้นแสดงไว๎ในตารางที่ 7.1 ตารางที่ 7.1 เปรยี บเทยี บคุณสมบัติท่สี าคัญของไอซีเรก็ กเู ลเตอรอ์ นกุ รม 78xx และ 79xx คุณสมบตั ิสาคัญ MC7800 MC78M00 MC78T00 MC7900 MC79L00 แรงดนั เอาต์พตุ (Vo) ++ + -- 1 A 500 mA 3A 1 A 100 mA กระแสเอาต์พุต (Io) ใชํ ใชํ ใชํ ใชํ ใชํ ไมํต๎องตอํ อปุ กรณภ์ ายนอก ใชํ ใชํ ใชํ ใชํ ใชํ มีวงจรป้องกนั กระแสเกนิ ภายใน 2-4% - 2-4% 2%  5% แรงดันเอาต์พตุ ท่คี ลาดเคลือ่ น สาหรบั คุณสมบตั อิ ่นื ๆ ของไอซีเร็กกูเลเตอร์ เบอร์ 78xx และ 79xx ท่จี ะใชอ๎ ธิบายใน หนงั สือเลมํ นี้จะยกตัวอยาํ งเฉพาะ MC7800 และ MC7900 เพื่อเปรยี บเทยี บกนั เทาํ นั้น สาหรบั อนกุ รมอน่ื ๆ ควรศึกษาเพม่ิ เตมิ จากคมํู อื ของบรษิ ัทผูผ๎ ลิตนน้ั ๆ 7.3.2 ตวั อยา่ งการนาไปใชง้ าน 1. วงจรเรก็ กูเลเตอร์ +15 V 1 A การทางานของวงจร วงจรเร็กกเู ลเตอร์ขนาด +15 V 1.0 A อินพตุ ใช๎หมอ๎ แปลงไฟฟ้า แบบมแี ทปกลางลดแรงดัน 220V:24-0-24 และใชว๎ งจรไดโอดเรยี งกระแสแบบเตม็ คล่ืนเบอร์ 1N5402 ใชต๎ วั เกบ็ ประจุกรองแรงดนั ให๎เรยี บด๎วย C=200µF ทเ่ี อาต์พตุ ใชไ๎ อซเี รก็ กูเลเตอร์เบอร์ MC7815 เป็นตัวคุมคําแรงดันเอาตพ์ ุตให๎เรียบและมคี ําคงทท่ี ่ี +15V และจํายกระแสเอาต์พุต ให๎กับโหลดได๎ 1.0 A ตามคําพิกัดที่บริษทั ผ๎ผู ลติ กาหนดดังรปู ท่ี 7.8 รปู ที่ 7.8 วงจรเรก็ กูเลเตอรข์ นาด +15 V 1.0 A ทใ่ี ช๎ไอซี MC7815 หนา้ 6 2. วงจรเร็กกูเลเตอร์ +15 V 1 A ELWE(Thailand)

7 วชิ า อุปกรณอ์ เิ ล็กทรอนกิ ส์ บทที่ 7 รหัสวชิ า 2104 – 2205 ลักษณะของวงจร วงจรเร็กกูเลเตอร์  15 V คือแหลํงจํายไฟตรงที่ให๎เอาต์พุตแรงดัน 2 คาํ จํายกระแสได๎ 0.5 A หรอื มากกวํา ขึน้ อยกูํ ับการเชอื กใช๎ไอซีเร็กกูเลเตอร์ โดยใช๎ไอซืMC7815 สาหรบั +15 V และใช๎ไอซเี บอร์ MC7915 สาหรบั -15 V เหมาะท่ีจะนาไปใช๎ในห๎องทดลองหรือ สาหรบั จาํ ยไบแอสใหก๎ บั วงจรออปแอมป์ ดังแสดงในรปู ที่ 7.10 รปู ท่ี 7.10 วงจรเร็กกเู ลเตอร์  15 V 1.0 A ใช๎ไอซเี ร็กกเู ลเตอรเ์ บอร์ MC7815/MC7915 การทางานของวงจร หมอ๎ แปลงในวงจร T1 ใช๎ขนาด 220 V/12 V-0-12 V, 1.0 A แตํตํอ ผํานวงจรเรียงกระแสแบบบริดจใ์ ช๎ D1 – D4 เบอร์ 1N4001 ใหไ๎ ด๎แรงดัน  โดยจุดกึ่งกลางของ หมอ๎ แปลง คือ GND C1 คือ ตัวกรองแรงดันด๎านบวกกํอนป้อนเข๎า IC1, ทาหน๎าที่ห๎องกัน IC1 และไดโอด D7–D8 ทาหน๎าท่ีป้องกัน IC2 ท่ีเอาต์พุตจะได๎แรงดันคงที่+15 V เม่ือเทียบกับGND หากต๎องการแรงดัน  12 V สามารถเปลี่ยน IC1 เป็น 7812 และเปลี่ยน IC2 เป็น 7912 ได๎ทันทีโดยไมํต๎อง เปลี่ยนอุปกรณ์ตวั อื่นๆ 7.4 ไอ.ซ.ี คุมคา่ แรงดันแบบปรบั ได้ ไอ.ซี.คุมคําแรงดันแบบปรับได๎ (Adjustable Voltage Regulated ICs) ในบทเรียนน้ีจะนาเสนอ 2 ชนดิ ท่ีสาคญั และเป็นทีน่ ยิ มใช๎กนั มากทส่ี ดุ คอื ไอซีเบอร์ LM317 และ LM337 และไอซีเบอร์ 723 7.4.1 ไอ.ซ.ี เบอร์ 317 และ 337 ไอ.ซ.ี เร็กกูเลเตอร์ชนิดปรับคําแรงดันเอาต์พุตได๎ มีชื่อวํา Three-Terminal Adjustable Output Voltage แบํงออกเป็น 2 เบอร์ คือ (1) LM317 เร็กกูเลเตอร์แรงดันเอาต์พุตบวก และ (2)LM337 เร็กกเู ลเตอร์แรงดันเอาตพ์ ตุ ลบ เชํนเดียวกบั ไอ.ซี.เร็กกูเลอตอร์ 78xx และ 79+xx คอื มีบริษัทผู๎ผลิตหลายบริษัทผลิตและ ให๎ตัวอกั ษรกากับที่แตกตํางกนั แตยํ งั คงใช๎เบอร์ 317 สารบั ไอ.ซี.เรก็ กเู ลเตอรท์ ี่ปรบั คําแรงดันบวก และใช๎เบอร์ 337 สาหรบั ไอ.ซี.เร็กกเู ลเตอรแ์ รงดนั ลบ ลักษณะตัวถังท่ีบรรจุไอ.ซี.อนุกรม LM337 และLM337 นี้จะมตี วั ถงั เหมอื นกันในหนังสือเลํมนี้จะยกตัวอยํางเบอร์ LM317M และ LM337M ELWE(Thailand) หน้า 7

8 วชิ า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ บทที่ 7 รหัสวชิ า 2104 – 2205 เนื่องจากของบริษัทอื่นๆ ก็ไมํแตกตํางกันโดยไอซี LM 317 และ LM337 น้ีจะมีขนาดกระแส เอาต์พุตที่แตกตํางกันอยํู 3 ขนาด คือ 500 mA, 1.0 A และ 1.5 A ทาให๎ลักษณะขนาดตัวถัง แตกตาํ งกนั ออกไป สาหรบั ในรปู ท่ี 7.11 รูปท่ี 7.11 การจดั วางขา LM317/ LM337 วดิ โิ อแสดงการทดลองวงจร LM317 http://diyaudioprojects.com/Technical/Voltage-Regulator/ คณุ สมบตั ทิ ่ีสาคญั ของไอซี LM317M และ LM337M 1.ไอซี LM317M ช่ือเต็มวํา 3-Terminal Adjustable Output Positive Voltage Regulator จํายกระแสเอาต์พุตได๎ไมํเกิน 500mA ให๎แรงดันเอาต์พุตต่าสุด +1.2 V และ สูงสุด +37 V โดยใชอ๎ ปุ กรณ์ภายนอกเพียงความต๎านทานปรบั คําได๎ 1 ตัว เพ่ือปรับแรงดันเอาต์พุต (ไมํ นบั C ทต่ี อํ อนิ พุตและเอาต์พุต) ภายในไอซีมีวงจรป้องกันอุณหภูมิ และป้องกันกระแสลัดวงจร สาหรับอนกุ รม LM317 จะมียํานอณุ หภมู ิใชง๎ านที่ตาํ งกนั ดงั นี้ 1. เบอร์ LM317MT อณุ หภูมิระหวาํ ง 0oC ถงึ +125oC 2. เบอร์ LM317MBT อณุ หภูมิระหวาํ ง -40oC ถงึ +125oC 3. เบอร์ LM317MDT อุณหภูมิระหวาํ ง 0oC ถึง 125oC วงจรใชง้ านเบอื้ งตน้ ของ LM317M รปู ท่ี 7.12 วงจรเบอ้ื งตน๎ LM317M จากรปู ที่ 7.12 C19 มีความจาเป็นเพราะเป็นวงจรกรองแรงดันด๎านอินพุต (Vin) ถ๎าวงจร เรก็ กูเลเตอร์ (LM317M) อยใํู กล๎กับ และ C20 ไมํมคี วามจาเปน็ แตํอาจใช๎เพ่ือป้องกันผลของแรงดัน ELWE(Thailand) หน้า 8

9 วิชา อุปกรณ์อเิ ลก็ ทรอนิกส์ บทท่ี 7 รหสั วชิ า 2104 – 2205 ชั่วขณะ แรงดัน V0 ปรบั คําได๎ที่ R25 แตตํ ๎องคุมใหค๎ ํากระแส IAdj มากกวํา 100µA โดยสมการ V0 หาได๎ดงั น้ี V0 = 1.25 V 1  R25   I Ad jR2 4  R24  แตํ Vref =  แรงดันครอํ ม R1  1.25 V (คําในคูํมอื ) ดงั นั้น V0 = Vref  R25  1   R24  2. ไอ.ซี. LM337M ช่อื เต็มวํา 3-Terminal Adjustable Output Negative Voltage Regulator จาํ ยกระแสออกไดไ๎ มเํ กิน 500mA ท่ีแรงดนั เอาตพ์ ตุ ตา่ สดุ -37 V และสงู สดุ -1.2 V มี วงจรป้องกนั อุณหภูมแิ ละโหลดเกนิ มีการป้องกันการลัดวงจรภายในและยํานการทางานที่อุณหภูมิ ที่แตกตาํ งกนั ดงั นี้ 1. เบอร์ LM337MT ทางานในยาํ น 0oC ถงึ 125oC 2. เบอร์ LM337MBT ทางานในยาํ น -40oC ถึง +125oC วงจรการใชง้ านเบอื้ งตน้ LM337M รปู ท่ี 7.13 วงจรเบื้องตน๎ LM337M จากรูปที่ 7.13 คํา V0 เปน็ ไปตามสมการตํอไปน้ี V0 = -1.25 V 1  R27  R26   3. วงจรการใชง้ านจริง LM317 และ LM337 วงจรแหลํงจํายไฟฟ้ากระแสตรงปรับคาํ ได๎ ทง้ั ในยาํ นแรงดนั บวกและลบ เหมาะสาหรับนา ไปใชส๎ ร๎างเปน็ แหลํงจาํ ยไฟฟา้ กระแสตรงในห๎องทดลอง โดยใช๎ไอซีเบอร์ 317 และ 337 วงจรนี้ คือวงจรเร็กกเู ลเตอรป์ รบั คําได๎  1.2 V ถงึ 33 V 1 A ELWE(Thailand) หน้า 9

10 วิชา อปุ กรณอ์ เิ ล็กทรอนิกส์ บทท่ี 7 รหสั วชิ า 2104 – 2205 ลักษณะของวงจร วงจรเร็กกเู ลเตอรป์ รับคําได๎ทง้ั บวกและลบตั้งแตํ 1.2 V ถึง 33 V (+1.2 V ถงึ +33 V) ออกแบบได๎โดยใช๎ไอซีเร็กกูเลเตอร์เบอร์ LM317 เม่ือคุมคําแรงดันเอาต์พุตด๎าน บวกและใช๎ไอซเี บอร์ Lm337 เพือ่ คุมคําแรงดันเอาตพ์ ตุ ด๎านลบโดยมีโวลลํุม VR1 ปรับคําแรงดัน เอาต์พตุ บวก และ VR2 ปรับคาํ แรงดันเอาตพ์ ุตลบลักษณะของวงจรแสดงในรูปที่ 7.14 รูปที่ 7.14 วงจรเร็กกูเลเตอรป์ รบั คําได๎  (1.2 V -33 V) 1.0 A ที่ใช๎ LM317/LM337 การทางานของวงจร มหี ม๎อแปลง 220V/24 V-0-24 V เพอื่ แปลงแรงดัน 220V ให๎ต่าลง และจาํ ยให๎วงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ที่ใช๎ไดโอด D1 – D4 เบอร์ HER303 ทาให๎ได๎แรงดันบวก และแรงดนั ลบ โดยจุดกึง่ กลางของหม๎อแปลง คอื จุด 0 V เป็น GND แรงดนั บวกจํายเขา๎ อินพุตของ IC1 เบอร์ LM317 ประมาณ +34 V โดยมี C1 เป็นตัวกรองแรงดันและจํายแรงดันลบ เข๎าท่ีขา อินพุตของ IC2 เบอร์ LM337 เอาตพ์ ตุ แรงดันบวกปรับคําได๎ระหวําง +1.2 V ถึง +33 V ปรับได๎ โดย VR1 และแรงดนั ลบปรับคาํ ได๎ระหวําง -1.2 V ถึง -33 V ปรับได๎โดย VR2 น่ีคือแหลํงจํายๆ ไฟฟา้ ปรับคําได๎ทง้ั บวกและลบ สาหรับไดโอด D5-D6 เปน็ ตวั ปอ้ งกัน IC1 และไดโอด D7-D8 เป็น ตวั ป้องกัน IC2 ELWE(Thailand) หนา้ 10

11 วิชา อปุ กรณอ์ ิเล็กทรอนิกส์ บทท่ี 7 รหสั วชิ า 2104 – 2205 แบบฝกึ หดั บทท่ี 7 จงเลือกคาตอบทถ่ี กู ต้องที่สดุ วงจรตํอไปนี้ใช๎สาหรบั ตอบคาถามขอ๎ 1-5 1. แรงดนั Vo ในรปู นีม้ ีคาํ เทํากับข๎อใด ค) 8.2V ก) 11.4V ข) 9.8V ง) 7.5V ง) 3.1 2. กระแสไฟฟ้าทผ่ี าํ นซีเนอร์ไดโอดเทํากบั ...........mA ง) 5.6V ง) 0.45W ก) 10.5 ข) 8.1 ค) 5.3 ง) 7.65V 3. แรงดนั VCE ของ Q1 เทาํ กบั ข๎อใด ก) 6.8V ข) 7.2V ค) 4.8V 4. กาลังไฟฟ้าสูญเสยี ที่ทรานซิสเตอร์ Q1 เทํากบั ข๎อใด ก) 116.8mW ข) 111.5mW ค) 1.2W 5. ถ๎าเปลย่ี น R 8.2K เป็น R10K แทน คาํ แรงดัน Vo จะมีคาํ เทํากับข๎อใด ก)10.44V ข) 9.81V ค) 7.25V วงจรตํอไปนี้ใช๎สาหรับตอบคาถามข๎อ 6-9 6. ข๎อใดคอื ไอ.ซ.ี เรก็ กูเลเตอรท์ จ่ี ํายเอาต์พตุ คงที่ -15V หนา้ 11 ELWE(Thailand)

12 วชิ า อุปกรณอ์ เิ ลก็ ทรอนกิ ส์ บทที่ 7 รหสั วชิ า 2104 – 2205 ก) A ข) B ค) D ง) F 7. ข๎อใดคือ ไอ.ซี.เรก็ กูเลเตอรท์ จ่ี าํ ยเอาต์พุตคงท่ี +5V ก) A ข) B ค) D ง) F 8. ขอ๎ ใดคอื ไอ.ซี.เรก็ กูเลเตอรท์ ่จี ํายเอาตพ์ ตุ ปรับคําได๎ ก) A,D ข) B,E ค) D,E ง) E,F 9. ข๎อใดนาไปใชส๎ รา๎ งแหลํงจาํ ยไฟฟา้ ทจ่ี าํ ยเอาตพ์ ตุ ได๎ +12V/-10V/-15V ก) B,C,E ข) B,C,F ค) A,B,E ง) C,E,F วงจรตํอไปนี้ใชส๎ าหรับตอบคาถามขอ๎ 10-12 10. แรงดนั เอาต์พตุ ปรบั ไดท๎ ่ีอปุ กรณ์ในข๎อใด ก) LM317 ข) R2 ค) R1 ง) IADJ ค) 0to24V ง) +1to25V 11. แรงดนั เอาต์พุตของวงจรนป้ี รับคาํ ได๎ ดงั ข๎อใด ค) +1.25V ง) +2.5V ก) +1.2to37V ข) -1.2to37V 12. แรงดนั VREF ของวงจรนี้มคี ําดงั ข๎อใด ก) +0.2V ข) -1.2V วงจรตํอไปนีใ้ ชส๎ าหรบั ตอบคาถามขอ๎ 13-15 หนา้ 12 ELWE(Thailand)

13 วิชา อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนกิ ส์ บทท่ี 7 รหสั วชิ า 2104 – 2205 13. แรงดันเอาต์พุตของวงจรเทํากับข๎อใด ก) +9V ข) +1.2V ค) -5V ง) +5V ง) A 14. ข๎อใดคือ ไอ.ซี.เร็กกูเลเตอร์ ง) A ก) D ข) C ค) B 15. ข๎อใดคอื ตัวแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟา้ กระแสตรง ก) D ข) C ค) B ELWE(Thailand) หน้า 13