วงจรรักษาแรงดันให้คงที่โดยใช้ไอซี

ชดุ การสอน ชดุ ที่ 4 วงจรรักษาแรงดนั ใหค้ งท่ี โดยใช้ไอซี วชิ า อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนกิ ส์และวงจร รหสั 2104-2102 หลักสตู รประกาศนยี บตั รวิชาชีพหน่วยท่ี 6 เร่อื งวงจรรกั ษาแรงดันใหค้ งท่ีโพดทุ ยธศใักชราไ้ชอ25ซ56ี นายสมพร บุญรนิ สาขาวชิ าชา่ งไฟฟา้ กาลัง วิทยาลัยเทคนคิ ชลบุรี สานกั งานคณะกรรมการการอาชีวศกึ ษา กระทรวงศกึ ษาธกิ าร ใบความรู้วิชา อุปกรณอ์ ิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร

ใบความรู้ท่ี 6 1ชือ่ วิชา อปุ กรณ์อิเล็กทรอนกิ ส์และวงจร รหสั วชิ า 2104-2102หน่วยที่ 6 ชอ่ื หนว่ ย วงจรรักษาระดบั แรงดนั ใหค้ งที่โดยใช้ไอซี สอนครัง้ ที่ 7ชื่อเรื่อง วงจรรักษาระดบั แรงดนั ให้คงที่โดยใช้ไอซี รวม 4 ช่ัวโมง จานวน 1 ช่วั โมงสาระสาคญั วงจรแหล่งจ่ายไฟที่นิยมกันมากคือ วงจรรักษาแรงดันให้คงท่ีโดยใช้ไอซีเพราะการออกแบบวงจรง่าย มีขนาดเล็กและมีคุณภาพสูง ซ่ึงในหน่วยน้ีจะกล่าวถึงแนวทางการออกแบบวงจรโดยได้แบง่ออกเป็น 2 ลักษณะคือวงจรไอซี 3 ขาชนิดแรงดันเอาต์พุตคงท่ี และ วงจรไอซี 3 ขาชนิดปรับแรงดันเอาตพ์ ุตได้ โดยด้านอนิ พตุ จะต่อกบั เอาต์พุตของวงจรแหลง่ จ่ายไฟฟ้ากระแสตรงเบ้ืองตน้ มีหน้าท่ีรักษาแรงดันท่จี ่ายใหโ้ หลดมคี ่าคงที่สาระการเรยี นรู้ 1. ความหมายของวงจรรักษาแรงดันให้คงท่ี 2. วงจรรักษาแรงดันให้คงที่โดยใชไ้ อซี 3 ขาชนิดแรงดันเอาตพ์ ุตคงท่ี 2.1 ตาแหนง่ ขาของไอซีเบอร์78XX, 79XX 2.2 ลกั ษณะสมบัติของไอซีเบอร์78XX, 79XX 2.3 วงจรใช้งานไอซี 3 ขาชนดิ แรงดันเอาตพ์ ตุ บวก 2.4 วงจรใช้งานไอซี 3 ขาชนดิ แรงดันเอาต์พุตลบ 3. วงจรรักษาแรงดนั ให้คงท่ีโดยใช้ไอซี 3 ขาชนิดปรับแรงดนั เอาตพ์ ตุ ได้ 3.1 ตาแหนง่ ขาของไอซีเบอร์ LM317 3.2 ลักษณะสมบัติของไอซีเบอร์ LM317 3.3 วงจรใช้ไอซี 3 ขาชนดิ ปรบั แรงดนั เอาตพ์ ุตได้จดุ ประสงค์การเรียนรู้ เมอ่ื ผเู้ รียน ศึกษาหน่วยการเรยี นนีแ้ ลว้ มคี วามสามารถดงั ตอ่ ไปนี้ คือ 1. อธบิ ายความหมายของวงจรรักษาแรงดันใหค้ งท่ีได้ถูกตอ้ ง 2. บอกตาแหน่งขาของไอซีเบอร์78XX, 79XX ได้ถูกตอ้ ง 3. อธบิ ายลกั ษณะสมบตั ิของไอซีเบอร์78XX, 79XXได้ถกู ต้อง 4. อธบิ ายการตอ่ วงจรใช้งานไอซี 3 ขาชนดิ แรงดันเอาต์พตุ บวกได้ถูกต้อง 5. อธบิ ายการตอ่ วงจรใช้งานไอซี 3 ขาชนิดแรงดนั เอาต์พตุ ลบได้ถูกตอ้ ง 6. บอกตาแหน่งขาของไอซีเบอร์ LM317 ได้ถูกต้อง 7. อธิบายลกั ษณะสมบตั ิของไอซีเบอร์ LM317ได้ถกู ตอ้ ง 8. อธิบายการต่อวงจรใช้งานไอซี 3 ขาชนดิ ปรบั แรงดันเอาตพ์ ุตได้ถูกตอ้ ง

21. ความหมายของวงจรรักษาระดับแรงดนั ใหค้ งท่ี วงจรรกั ษาระดบั แรงดันใหค้ งที่ หรอื เร็กกเู ลเตอร์ (Voltage Regulated Circuit) คอื วงจรท่ีทาหน้าที่รักษาแรงดันที่จ่ายให้กับโหลดมคี ่าคงที่ ถึงแม้ว่าแรงดันท่ีป้อนให้วงจรจะมีค่าเปลี่ยนแปลง หรือกระแสของโหลดมีค่าเปล่ียนแปลงก็ตามRectifier circuit Filter circuit Voltage Regulated Circuit รูปท่ี 6.1 แหลง่ จา่ ยไฟฟา้ กระแสตรงแบบรักษาระรับแรงดันคงที่ แหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงแบบไม่รักษาระรับแรงดันคงที่ เป็นวงจรท่ีมีเสถียรภาพไมด่ ีเพราะจะเกิดแรงดันตกมากเม่ือต้องการจ่ายกระแสจานวนมากให้กับโหลด เนื่องจากไม่มีวงจรรักษาระดับแรงดนั ใหค้ งที่ (Voltage Regulated Circuit) วงจรแหลง่ จ่ายไฟฟา้ กระแสตรงท่มี ีเสถียรภาพที่ดี คอื วงจรทีส่ ามารถรักษาระดบั แรงดันขาออกให้คงที่แม้ว่าแหล่งจ่ายไฟฟ้าจะต้องจ่ายกระแสให้แก่โหลดเพ่ิมมากขึ้น ลักษณะของวงจรแบบรักษาระรับแรงดันคงท่ีนิยมใช้ IC เรก็ กเู ลเตอร์ ท่ีออกแบบใหส้ ามารถใช้ตอ่ ใช้งานไดส้ ะดวก2. วงจรรกั ษาแรงดันใหค้ งที่โดยใชไ้ อซี 3 ขาชนิดแรงดนั เอาต์พุตคงท่ี ไอซีเรก็ กูเลเตอร์ภายในประกอบด้วยวงจรเรก็ กูเลเตอร์แบบอนุกรม มีขาตอ่ ใชง้ าน 3 ขา ซง่ึ จะจ่ายแรงดนั ค่าคงที่ใดค่าหนง่ึ โดยเฉพาะ จดุ เดน่ ของไอซีเรก็ กเู ลเตอรค์ า่ คงท่นี ี้คอื สามารถตอ่ วงจรได้ง่ายไมต่ อ้ งต่ออปุ กรณ์ภายนอกเพิม่ เติมมากนกั มเี บอร์ท่ใี ห้เลือกแรงดนั เอาต์พุตได้คงท่ีหลายเบอร์ และมีให้เลอื กทั้งชนดิ เร็กกเู ลเตอรไ์ ฟบวกและ เร็กกเู ลเตอร์ไฟลบ 2.1 ตาแหน่งขาของไอซีเบอร์78XX, 79XX ไอซีเร็กกูเลเตอร์ มีขาต่อใช้งาน 3 ขาประกอบด้วย ขาอินพุต (VIN) เอาต์พุต (VOUT) และกราวด์ (GND) เบอร์78XX ,79XX เบอร์78LXX ,79LXX

3 รูปท่ี 6.2 ตาแหนง่ ขาของ I.C Regulator เบอร์78XX และเบอร์ 79XX ที่มา: http://www.homemade-circuits.com 2.2 ลักษณะสมบัติของไอซีเบอร์78XX, 79XX ไอซี 3 ขาชนิดแรงดันเอาต์พุตคงที่ จะมีอยู่ 2 ตระกลู คอื ไอซีตระกลู 78XX และ 79XX ถ้าเป็นไอซีตระกูลที่ข้ึนต้นด้วย 78XX จะเป็นแรงดันไฟบวก ถ้าไอซีตระกูลที่ขึ้นต้นด้วย 79XX จะเป็นแรงดันไฟลบ ในส่วนของ XX จะเป็นตัวบอกแรงเอาต์พุตของไอซีเบอรน์ ้ัน เช่นเบอร์ 7805 หมายถึงรักษาระดับแรงดันให้คงที่ +5V มีเบอร์ที่ให้เลือกแรงดันเอาต์พุตได้หลายเบอร์เช่น เช่น 5V, 6V, 8V,10V, 12V, 15V, 18V และ 24V ส่วนเบอร์ 7905 หมายถึงรักษาระดับแรงดันให้คงที่ -5V มีเบอร์ท่ีให้เลือกแรงดันเอาต์พุตได้หลายเบอร์เช่น เช่น -5V, -6V, -8V, -10V, -12V, -15V, -18V และ -24Vกระแสเอาต์พุตต้ังแต่ 100 mA ถึง 3 A ข้อสาคัญในการใช้งานคือต้องป้อนแรงดันอินพุตให้มากกว่าแรงดันเอาท์พตุ 2-3 Vตารางสรุปรวมเบอรไ์ อซเี รก็ กูเลเตอร์ 78XX กระแส 1A Part number Output voltage (V) 7805 +5 7806 +6 7808 +8 7809 +9 7812 +12 7815 +15 7818 +18 7824 +24ตารางสรปุ รวมเบอร์ไอซเี ร็กกูเลเตอร์ 78LXX กระแส 100mA Part number Output voltage (V) 78L05 +5 78L06 +6 78L08 +8 78L09 +9 78L12 +12 78L15 +15 78L18 +18 78L24 +24

4ลักษณะสมบัติของไอซเี ร็กกูเลเตอร์ 78XX กระแส 1Aลักษณะสมบตั ิของไอซีเรก็ กูเลเตอร์ 78LXX กระแส 100 mA รปู ท่ี 6.3 ลกั ษณะสมบัติของไอซีเบอร์78XX/78LXX ทม่ี า: http://pdf1.alldatasheet.com/

2.3 วงจรใชง้ านไอซี 3 ขาชนิดแรงดันเอาต์พุตบวก 5 (VIN) (VOUT) C1 C2 รปู ที่ 6.4 แสดงการต่อไอซีเรก็ กูเลเตอร์ วงจรการใช้งาน ดังแสดงในรูปที่ 6.4 ในการต่อวงจรควรใส่ตัวเก็บประจุ ขนาดประมาณ 0.33µF ไว้ด้านอินพุต เพือ่ ลดค่าความเหน่ยี วนาภายในไอซี และใสต่ วั เก็บประจุท่ีมีค่าประมาณ 0.1 µF ด้านเอาท์พุต เพ่อื ป้องกันสัญญาณรบกวน ในการตอ่ วงจรใชง้ านจรงิ อาจใช้ C1,C2 ค่า 0.1 µF 220/12V D1 D2VAC IN IN 7805 OUT + D3 C1D24200uF G C3 0.1uF VDC OUT 25V C2 0.33uF - รปู ท่ี 6.5 การตอ่ วงจรใช้งานไอซีเบอร์ 7805 การต่อวงจรใชง้ านเราสามารถต่อได้ดงั รูปที่ 6.5 ในวงจรจากรูปจะเหน็ วา่ แรงดนั เอาท์พุตออกมา5 โวลต์เม่อื ใชไ้ อซีเบอร์ 7805 ในวงจรประกอบด้วยวงจรเรียงกระแสและกรองกระแสด้วยตัวเกบ็ ประจุ2,200µF/25V ส่วนตัวเก็บประจุ C1,C2 น้ันทาหน้าท่ีป้องกันความเสียหายให้กับไอซี และถ้าใช้กระแสมากควรติดแผ่นระบายความร้อนให้กับไอซีด้วย แต่ถ้าต้องการที่จะให้มีกระแสมากขึ้นต้องใช้ทรานซิสเตอรแ์ บ่งกระแสใหก้ ับไอซีดังรปู ที่ 6.6 VIN+ MJ2955 3.3 1W IN 7805 OUT + V OUT C1 0.33uF G - C2 0.1uF -

6 รูปท่ี 6.6 การต่อทรานซิสเตอร์แบ่งกระแสให้กบั ไอซี2.4 วงจรใชง้ านไอซี 3 ขาชนดิ แรงดันเอาตพ์ ุตลบ 220/12V D1 D2VAC IN D3 + C2 0.33uF C3 0.1uF VDC OUT D4 C1 2200uF G - 25V 7905 OUT IN รปู ท่ี 6.7 การตอ่ วงจรใช้งานไอซีเบอร์ 7905 การตอ่ วงจรใชง้ านไอซี 3 ขา ชนดิ แรงดนั เอาต์พตุ ลบเราสามารถต่อเชน่ เดียวกับชนดิ แรงดนั บวกดงั รปู ที่ 6.7 วงจรจากรูปจะเห็นวา่ แรงดนั เอาท์พุตออกมา -5 โวลท์เมอื่ ใชไ้ อซเี บอร์ 7905 220/15-0-15 V IN 7815 OUT +5 V D1 D2 C1 2200uF G C3 0.1uF GVAC IN D4 25V -5 V D3 C2 0.33uF C4 2200uF C5 0.33uF C6 0.1uF 25V G OUT IN 7915 รูปที่ 6.8 วงจรจ่ายไฟตรงชนดิ แรงดันเอาตพ์ ุตคงที่ แบบจา่ ยไฟ บวก ลบ กราวด์ รปู ที่ 6.8 วงจรจา่ ยไฟตรงชนดิ แรงดนั เอาต์พุตคงที่ แบบจ่ายไฟ บวก ลบ กราวด์ โดยใช้ ไอซีตระกลู 78XX และ 79XX จากรปู จะเหน็ ว่าแรงดนั เอาท์พุตออกมาเปน็ 15 0 -15 V

7 รูปท่ี 6.9 ตัวอยา่ งวงจรจ่ายไฟตรงชนดิ แรงดันเอาตพ์ ุตคงที่ ท่ีมา: http://www.ebay.com/ https://starkassault.files.wordpress.com/3. วงจรรกั ษาแรงดันให้คงท่ีโดยใช้ไอซี 3 ขาชนิดปรบั แรงดนั เอาต์พุตได้ LM317 เปน็ ไอซเี ร็กกเู ลเตอร์รักษาระดบั แรงดนั ตามท่ตี อ้ งการ เหมาะกบั การสร้างแหลง่ จ่ายไฟแรงดัน 1.25-37V กระแสไมเ่ กนิ 1.5A วงจรง่ายๆ ไม่ย่งุ ยาก 3.1 ตาแหน่งขาของไอซีเบอร์ LM317 LM317 เป็นไอซีเร็กกูเลเตอร์รักษาระดับแรงดันตามท่ีต้องการ มีขาใช้งาน 3 ขา คือ ขาอินพตุ(VIN) เอาตพ์ ตุ (VOUT) และควบคมุ แรงดัน (Adj) LM317 Adj VOUT VIN รูปท่ี 6.10 ตาแหนง่ ขาของไอซีเบอร์ LM317T (TO-220) รปู ท่ี 6.11 ไอซีเบอร์ LM317T และ LM317K ทม่ี า: http://320volt.com/wp-content/uploads/2008/12/lm317_lm317k_pozitif_regulator.jpg

8 3.2 ลกั ษณะสมบตั ิของไอซีเบอร์ LM317 LM317 เป็นไอซีเร็กกูเลเตอร์ ใช้สาหรับควบคุมแรงดันให้คงท่ี โดยคุณสมบัติของไอซีตัวน้ีคือสามารถปรับค่าแรงดันเอาต์พุตได้ตั้งแต่ 1.25-37V โดยใช้ตัวต้านทาน 2 ตัว และทนกระแสได้สูงสุด1.5A สามารถรบั แรงดนั อินพุตได้สงู สดุ 40V มีกระแสไหลขา Adj สูงสุดเพยี ง 100µA ตวั ถัง TO-220 มีขาตอ่ ใชง้ าน 3 ขารปู ท่ี 6.11 ลกั ษณะสมบัติของไอซีเบอร์ LM317 ท่ีมา: http://pdf1.alldatasheet.com/3.3 วงจรใช้ไอซี 3 ขาชนิดปรบั แรงดนั เอาตพ์ ตุ ได้การต่อวงจรใชง้ านเราสามารถตอ่ ได้ดังรปู ท่ี 6.12 ในวงจรจากรปู จะมีแรงดนั เอาท์พุต1.2-37 Vตวั เก็บประจุ C1, C2 ออกแบบไดเ้ ช่นเดียวกับ ไอซเี บอร์ 78XX การปรับแรงดนั เอาทพ์ ุตจะถกู ควบคมุด้วย ตัวต้านทาน 2 ตัว คือ R1,R2 และควรตดิ แผ่นระบายความรอ้ นใหก้ บั ไอซีดว้ ย สามารถหาคา่ แรงดนั เอาท์พตุ ได้จากสูตรVOUT =1.25V 1+ R2  +IAdjR 2 R1 

9 VIN LM317 VOUT + Adj R1 C2 VDC OUT VDC IN C1 - R2 รูปท่ี 6.12 วงจรไอซีเบอร์ LM317 220/24V D1 D1 D2 VIN LM317 VOUTVAC IN VDC OUT + D3 D4 C2 Adj R1 220 D2 1.25-30V O.1µF C1 C2 0.1µF 2,200µF R2 5K C3 50V 10µF รูปท่ี 6.13 วงจรไอซีเบอร์ LM317 รปู ท่ี 6.13 วงจรจ่ายไฟตรงชนิดแรงดันเอาตพ์ ตุ คงท่ี แบบปรับคา่ ได้ โดยใช้ ไอซีตระกูลLM317 จากวงจรตามรปู จะได้แรงดันเอาทพ์ ตุ 1.25 -30 V โดยมกี ารเพ่ิม ไดโอด D1 และ D2 ป้องกนักระแสและแรงดนั สงู เกนิ ขณะใชง้ าน สว่ น C3 มีไวเ้ พือ่ กาจดั รปิ เบิล

10สรปุ- ความหมายของวงจรรักษาแรงดันใหค้ งท่ี คือวงจรที่ทาหน้าที่รักษาแรงดันท่ีจ่ายให้กับโหลดมีค่าคงที่ ถึงแม้ว่าแรงดันที่ป้อนให้วงจรจะมีคา่ เปลี่ยนแปลง หรือกระแสของโหลดมีคา่ เปลีย่ นแปลงก็ตาม- วงจรรักษาแรงดนั ให้คงทโี่ ดยใช้ไอซี 3 ขาชนิดแรงดนั เอาต์พุตคงที่ ตาแหนง่ ขาของไอซีเบอร7์ 8XX, 79XX รูปที่ 6.14 ตาแหน่งขาของไอซีเบอร7์ 8XX, 79XX ลักษณะสมบตั ิของไอซีเบอร์78XX, 79XX ถ้าเป็นไอซีตระกูลที่ข้ึนต้นด้วย 78XX จะเป็นแรงดันไฟบวก ถ้าไอซีตระกูลที่ขึ้นต้นด้วย 79XXจะเป็นแรงดันไฟลบ ในส่วนของ XX จะเป็นตัวบอกแรงเอาต์พุตของไอซีเบอร์น้ัน กระแสเอาต์พุตต้ังแต่ 100 mA ถึง 3 A วงจรใช้งานไอซีรกั ษาแรงดนั ให้คงที่ (VIN) (VOUT) C1 C2 รูปท่ี 6.15 วงจรใชง้ านไอซีเบอร7์ 8XX- วงจรรกั ษาแรงดันใหค้ งท่โี ดยใชไ้ อซี 3 ขาชนิดปรับแรงดันเอาตพ์ ตุ ได้ LM317 เป็นไอซเี ร็กกเู ลเตอรร์ ักษาระดบั แรงดนั ตามทต่ี อ้ งการ เหมาะกับการสรา้ งแหล่งจ่ายไฟแรงดนั 1.25-37V กระแสไมเ่ กิน 1.5A

11LM317Adj VOUT VINรปู ท่ี 6.16 ตาแหนง่ ขาของไอซีเบอร์ LM317T และ LM317KVIN LM317 VOUT + Adj R1 C2 VDC OUTVDC IN C1 R2 -รูปท่ี 6.17 วงจรใชไ้ อซี 3 ขาชนิดปรับแรงดันเอาตพ์ ุตได้

12 อ้างอิงฉัตรธิวัฒน์ ธรรมานุยุต 2558. วงจรอิเล็กทรอนกิ ส์. กรงุ เทพมหานคร: ซีเอด็ ยูเคชัน่ .ชิงชยั ศรสี ุรัตน์ และ วีรศักดิ์ สุวรรณเพชร 2556. อปุ กรณ์อเิ ล็กทรอนิกส์และวงจร. นนทบรุ ี: สานักพิมพ์ศนู ย์หนังสอื เมอื งไทย.ไวพจน์ ศรีธัญ. 2558. อุปกรณ์อเิ ล็กทรอนกิ สแ์ ละวงจร. กรุงเทพมหานคร: สานกั พิมพ์วังอกั ษร.สายณั ต์ ชื่นอารมย์. 2558. อุปกรณอ์ ิเล็กทรอนกิ สแ์ ละวงจร. กรุงเทพมหานคร: สานกั พิมพ์วัง อกั ษร.อดลุ ย์ กัลยาแกว้ . 2554. อปุ กรณอ์ ิเล็กทรอนิกสแ์ ละวงจร. กรงุ เทพมหานคร: สานกั พมิ พศ์ นู ย์สง่ เสรมิ อาชีวะ.