78xx je rodina první generace třísvorkových lineárních integrovaných kladných napěťových regulátorů . Základní řada 78xx obsahuje mikroobvody pro devět pevných výstupních napětí od +5 do +24 Voltů, označených čtyřmístnými kódy 7805, 7806 ... 7824 (třetí a čtvrtý znak jsou výstupní napětí). μA78G IC (bez digitální přípony) je nastavitelný čtyřkolíkový regulátor napětí pro +5 ... +30 V. Přípustné vstupní napětí je omezeno na +35 V (40 V pro 7824), přípustný výstupní proud IC v pouzdře TO-220 je omezen na 1 A. Obvod má zabudovanou ochranu proti přehřátí a zabudovanou jednostrannou ochranu výstupního tranzistoru proti přetížení.
Existuje příbuzná rodina 79xx pro regulátory záporného napětí. Integrované obvody 78xx a 79xx lze použít společně pro zajištění kladného i záporného napájecího napětí na stejném obvodu.
První integrované obvody této rodiny byly vydány na počátku 70. let 20. století společností Fairchild Semiconductor pod označením μA7805 ... μA7824 a byly vyvinuty IC LM109 Roberta Widlara . Následně bylo vydání 78xx zvládnuto různými výrobci. V současné době (2012) se kromě základní rodiny 7805 vyrábí její varianty pro vyšší a nižší výstupní proudy (78xxM, 78xxL a další) v pouzdrech TO-220, TO-92, SOP8L, D2PAK.
Bipolární integrované obvody řady 78xx jsou vyráběny pomocí planární epitaxní technologie , optimalizované pro výrobu vysokovýkonových tranzistorů. Integrovaný obvod používá vysokovýkonové a nízkoproudé npn tranzistory, boční pnp tranzistory (ve zdroji proudu), substrátový pnp tranzistor (v chybovém zesilovači), povrchové zenerovy diody (Zenerovy diody) a odpory v rozsahu od 0,2 ohmu (výstupní proud senzor) na 20 K. Jedna vrstva hliníku , spojující tyto komponenty, má tloušťku až 1 mikron. Plocha čipu závisí na maximálním výstupním proudu: „velké“ krystaly vojenské série pro proudy 1-1,5 A mají velikost 1,6 × 1,7 mm (67 × 73 mils ) nebo 2 × 2 mm (80 × 80 mils ) při tloušťce 0,3 mm (12 mils) [1]
Všechny integrované obvody řady jsou vyrobeny podle stejného schématu kompenzačních stabilizátorů. Schématická schémata IO pro různá napětí se liší hodnotou horního rezistoru ve výstupním děliči napětí, schémata zapojení IO pro různé výstupní proudy se liší odporem snímače výstupního proudu (od 0,2 do 2 ohmů). Hodnoty jiných odporů v IC různých podrodin různých výrobců se mohou nevýznamně lišit. Grafické znázornění schémat zapojení je obvykle extrémně zjednodušené. Jeden obvodový tranzistor může ve skutečnosti sestávat z mnoha paralelně zapojených tranzistorových struktur, jeden odpor - z několika sériově zapojených odporů a s nimi paralelně zapojených procesních zenerových diodových propojek . Diagramy obvykle neuvádějí nejdůležitější parametry "analogových" tranzistorů - relativní plochy jejich emitorových přechodů.
Regulačním (průchozím) prvkem obvodu je kompozitní Darlingtonův tranzistor struktury npn (T15, T16), propojený emitorovým sledovačem , zdrojem referenčního napětí je bandgap podle modifikovaného Widlarova obvodu. Zpětná vazba napětí je uzavřena přes dělič napětí (R20, R21) zapojený mezi společný vodič a výstup obvodu. Spodní odpor tohoto děliče (R21) bývá 4 kΩ, horní (R20, od 1 do 21 kΩ) závisí na stabilizačním napětí (od 5 do 24 V). Chybový zesilovač porovnává napětí ve středním bodě děliče s napětím na výstupu bandgapu; pokud se napětí ve středním bodě odchyluje od požadované hodnoty (+4,0 V a v nízkopříkonovém IS 78Lxx 2,5 V), pak zesilovač koriguje proud výstupního tranzistoru přivedením stabilního zdroje proudu na T11.
Ve výkonových integrovaných obvodech podrodin 78xx, 78Mxx a podobných je implementován jednostranný obvod, který chrání výstupní tranzistory před přechodem mimo bezpečnou provozní oblast (OBR), pokud jde o proud a napětí. Při malých úbytcích napětí mezi vstupem a výstupem (do 10 V) pracuje tranzistor T14 v režimu proudového omezovače: pokud úbytek napětí na snímači (R16) překročí přibližně 0,6 V (napětí na otevřeném přechodu báze-emitor, U be ), T14 plynule otevírá a bočníkem (ale nepřerušuje) proud báze regulačního tranzistoru. Při velkých úbytcích napětí mezi vstupem a výstupem proudový práh klesá lineárně. Protože práh Ube klesá s rostoucí teplotou, práh odezvy také klesá s rostoucí teplotou. V nízkopříkonových IO podrodiny 78Lxx se nebere v úvahu vstupně-výstupní napětí, ochranný obvod reaguje pouze na výstupní proud.
Ochranný obvod proti přehřátí je umístěn „proti proudu“ a funguje nezávisle na ochraně OBR: při teplotě krystalu asi +125 °C klesne napětí na sériově zapojených přechodech emitoru T2, T3 natolik, že ochranný obvod přeruší ovládání výstupní tranzistor a výstupní napětí klesá.
Vestavěná substrátová dioda chrání obvod před účinkem zpětného proudu tekoucího z výstupu na vstup při běžném vypínání zařízení, takže většinou není nutné chránit mikroobvod externí zpětnou diodou. Někteří výrobci specifikují charakteristiky vestavěné volnoběžné diody výslovně: například u řady IC NCP7800 je ohmický odpor zpětného obvodu 1 Ω a omezující zpětný proud v krátkém (několika ms) impulsu by neměl překročit 5A ( stejnosměrný zpětný tok proudu není specifikován). Tato rezerva nemusí být dostatečná, pokud dojde k okamžitému zkratování vstupního obvodu, například při aktivaci tyristorové ochrany napájecího zdroje. V obvodech, ve kterých je takový zkrat možný a ve kterých jsou na výstup IC 78xx připojeny značné kapacity, je nutné chránit mikroobvody externími opačně zapojenými diodami.
Neexistuje žádná vstupní přepěťová ochrana. Nadměrné vstupní napětí lze zmírnit zařazením předřadného rezistoru na vstup IC 78xx - za předpokladu, že minimální proud protékající tímto rezistorem za nejhorších podmínek je dostatečný, aby napětí na vstupu IC nikdy nevzrostlo nad povolené maximum.
Minimální úbytek napětí U pd.min. mezi vstupem a výstupem 78xx, na kterém obvod zůstává funkční, se rovná součtu úbytků napětí na čtyřech složkách obvodu, z nichž dvě řídí výstupní proud a další dvě přímo procházejí výstupní proud přes ně:
Zanedbáme-li první složku (U ke.nas. T11), můžeme předpokládat, že při maximálním provozním proudu U pd.min. rovné třem U být a při proudech mnohonásobně menších než limitní proud - dva U být . Každý z těchto Ube se zvyšuje nelineárně s rostoucím proudem a klesá lineárně s rostoucí teplotou. Nejlepší z hlediska minimalizace U pd.min. podmínky jsou dodrženy při nízkých výstupních proudech a při maximální dovolené teplotě (+125 °C) - za těchto podmínek U pd.min. je asi 1,0 V. V nejhorších podmínkách (maximální proud při minimální teplotě) U pd.min. se pohybuje od 2,0 do 2,5 V. Právě tyto, nejhorší, hodnota U pd.min. a jsou uvedeny ve stručných referenčních údajích.
V dokumentaci amerických výrobců lze parametr V do ( anglicky dropout voltage , analog U pd.min. ) definovat různými způsoby. Typicky je V do definováno jako vstupně-výstupní úbytek napětí, při kterém výstupní napětí klesne o 100 mV pod normální stabilizační napětí pro danou teplotu a/nebo proud - to znamená již v režimu selhání stabilizace.
Nejběžnější možnosti jsou: 7805, 7806, 7808, 7809, 7810, 7812, 7815, 7818 a 7824. Nejpoužívanější jsou 7805, protože umožňují napájet většinu komponentů TTL . Někteří výrobci vyrábějí i méně obvyklé možnosti, například nízkopříkonové LM78Mxx (500mA) a LM78Lxx (100mA) vyrábí National Semiconductor . Existují také verze s mírně odlišným napětím: LM78L62 (6,2 voltu) a LM78L82 (8,2 voltu).
Navzdory podobným jménům je třeba poznamenat, že zařízení LM78S40 vyráběná společností National Semiconductor nejsou součástí rodiny 78xx, protože mají jiný obvod. Používají se ve spínaných zdrojích a nejsou lineárními regulátory jako zařízení řady 78xx. Datel 7803SR je ve skutečnosti spínací regulátor na klíč navržený jako náhrada na klíč za 78xx IC a není součástí série. Funkční obdoby této řady stabilizátorů v podobě modulů spínacích snižovacích stabilizátorů napětí jsou vyráběny i jinými výrobci a jejich název zpravidla obsahuje sekvenci „78“. Například řada R-78xx [2] od RECOM Group, AMSR-78 [3] od Aimtecu, K78xx-500 [4] od Mornsum atd.
Podobné mikroobvody byly vyrobeny v Sovětském svazu. Jako první se zrodily mikroobvody v metalokeramickém pouzdře s pozlacenými vývody řady 142ENxx. Byly určeny pro použití v náročných klimatických podmínkách, zejména ve vojenské technice. Například 142EN- byly instalovány na palubách protitankových řízených střel 9K11 "Malyutka" vyvinutých v roce 1960.
V 80. letech se objevily jejich "civilní" obdoby - řada KR142ENxx v plastových pouzdrech KT-28-2 ( TO-220 ), podobně jako řada 78xx. A v roce 2000 začala výroba nízkopříkonových (500 mA) stabilizátorů řady KR1332ENxx, podobných řadě 78Mxx, a mikrovýkonových (100 mA) stabilizátorů řady KR1157ENxx, KR1181ENxx, podobných řadě 78Lxx. Na rozdíl od mikroobvodů řady 78xx je systém pojmenování domácích analogů mikroobvodů méně vhodný pro mnemotechnické zapamatování (například stabilizátor 5V 3A má název (K) 142EN5A, stabilizátor 15V 1,5A má označení 142EN8V, 9V 1A stabilizátor - 142EN8G.
Mikroobvody stabilizátorů řady 142EN se vyrábí pro následující rozsah napětí: 5 (K142EN5A, EN5V), 6 (EN5B, EN5G), 8, 9 (EN8A, EN8G), 12 (EN8B, EN8D), 15 (EN8V, EN8E), 18, 20 , 24 a 27 V. Vydání pokračuje v Rusku.