Hassas elektronik bileşenler, sensörler ve mikrodenetleyiciler kararlı bir çalışma sergilemek için dalgalanmayan, sabit bir besleme gerilimine ihtiyaç duyar. Piyasada endüstri standardı haline gelmiş 78 ve 79 serisi voltaj regülatörleri, girişlerindeki değişken ve yüksek voltajı, devreleriniz için güvenli olan sabit voltaj seviyelerine (5V, 9V, 12V vb.) düşüren temel lineer entegrelerdir.
Robotizmo'da; dijital mantık devreleri için gerekli pozitif gerilimi sağlayan 78xx serisi (7805, 7812 vb.) ve işlemsel yükselteç (Op-Amp) gibi simetrik besleme gerektiren analog devreler için negatif gerilim üreten 79xx serisi (7905, 7912 vb.) entegreleri bulabilirsiniz. Projenizin voltaj gereksinimlerine en uygun TO-220 kılıflı regülatörleri inceleyerek kendi kararlı güç kaynaklarınızı tasarlayabilirsiniz.
Kararlı Güç Kaynaklarının Kalbi: Lineer Voltaj Regülatörleri
Bir pilden, güneş panelinden veya doğrultulmuş bir AC trafodan gelen voltaj genellikle dalgalıdır ve yük bindikçe değişiklik gösterir. Eğer bir Arduino'yu veya hassas bir sıcaklık sensörünü bu dalgalı doğrudan voltajla beslerseniz, sisteminiz resetlenir, sensörleriniz yanlış değerler okur veya bileşenleriniz yanar.
Lineer (Doğrusal) voltaj regülatör entegreleri, "Giriş (Input)", "Toprak (GND)" ve "Çıkış (Output)" olmak üzere 3 bacağa sahip son derece pratik devre elemanlarıdır. İçlerindeki gelişmiş transistör mimarisi sayesinde, giriş voltajı veya çekilen akım ne kadar değişirse değişsin, çıkış voltajını her zaman etiketinde yazan sabit değerde tutarlar.
78xx ve 79xx Serisi Arasındaki Fark Nedir?
Elektronik dünyasında bu entegreler üzerlerindeki kodlarla anılır. Kodun ilk iki hanesi (78 veya 79) regülatörün tipini, son iki hanesi (05, 12, 15) ise çıkış voltajını belirtir.
-
78xx Serisi (Pozitif Voltaj Regülatörleri): Elektronik projelerin %90'ında kullanılan standart regülatörlerdir. Devreye sistemin toprağına (GND) göre pozitif (+) gerilim sağlarlar.
-
79xx Serisi (Negatif Voltaj Regülatörleri): Devreye sistemin toprağına göre negatif (-) gerilim sağlarlar. Genellikle tek başlarına değil, bir 78xx entegresiyle eşleştirilerek "Simetrik Güç Kaynağı" yapımında kullanılırlar.
Voltaj Regülatörleriyle Çalışırken Dikkat Edilmesi Gerekenler
Bu entegreleri projelerinize dahil ederken devrenizin sorunsuz çalışması için 3 temel mühendislik kuralını uygulamalısınız:
1. Dropout (Düşme) Voltajı Kuralı: Lineer regülatörler voltajı yükseltemez, sadece düşürebilir. Ayrıca görevlerini yapabilmeleri için girişlerine uygulanan voltaj, çıkışta istenen voltajdan en az 2 Volt ila 2.5 Volt daha yüksek olmalıdır. Yani bir 7812 entegresinden sabit 12V alabilmek için, girişine en az 14.5V veya 15V vermelisiniz. Girişe 12V verirseniz, çıkışta 10V civarı bir gerilim görürsünüz.
2. Isı Dağıtımı ve Soğutucu Kullanımı: 78xx ve 79xx serisi entegreler enerjiyi yok etmez; aradaki voltaj farkını "ısıya" dönüştürerek harcar. Örneğin, girişine 12V verdiğiniz bir 7805'ten 1 Amper akım çekerseniz, entegre (12V - 5V) x 1A = 7 Watt'lık devasa bir ısı üretir. Bu ısı uzaklaştırılmazsa entegre kendini korumaya alıp devreyi kapatır veya yanar. Bu yüzden TO-220 kılıflı bu entegrelerin metal sırt kısımlarına mutlaka bir alüminyum soğutucu (heatsink) vidalanmalıdır.
3. Filtre Kondansatörlerinin Önemi: Voltaj regülatörleri, devredeki ani akım çekimlerinde (örneğin bir motor kalkışında) osilasyona (titreşime) girebilir. Bunu önlemek için entegrenin hem giriş (Input - GND) hem de çıkış (Output - GND) bacakları arasına genellikle 100nF seramik ve 10µF - 100µF elektrolitik kondansatörler bağlanması teknik dokümanlarında (Datasheet) önemle tavsiye edilir.
Sık Sorulan Sorular (SSS)
7805 entegresi maksimum kaç Amper akım verir? Standart TO-220 kılıflı L7805 veya LM7805 serisi entegreler, iyi bir alüminyum soğutucuya bağlandıklarında maksimum 1 Amper ile 1.5 Amper arasına kadar akım sağlayabilirler. Eğer devreniz 2A veya daha yüksek bir akım çekiyorsa, bu entegreler yerine LM317 destekli veya doğrudan Switch-Mode (Anahtarlamalı) gerilim düşürücü modüller kullanmalısınız.
7812 ve 7912 entegrelerinin bacak bağlantıları aynı mıdır? Hayır, tamamen farklıdır. En çok yapılan hata budur. Yazıları size dönükken bacaklara soldan sağa bakıldığında;
-
78xx serisinde bacaklar: 1(Giriş), 2(Toprak-GND), 3(Çıkış) şeklindedir.
-
79xx serisinde bacaklar: 1(Toprak-GND), 2(Giriş), 3(Çıkış) şeklindedir. Bağlantı yapmadan önce mutlaka parçanın datasheet dosyasını incelemelisiniz.
7805 regülatörü 24V girişe bağlayabilir miyim? Datasheet değerlerine göre 7805 entegresi maksimum 35V giriş gerilimine dayanabilir. Ancak 24V giriş yapıp 5V çıkış aldığınızda, arada 19 Volt'luk çok büyük bir fark oluşur. Eğer bu hattan 0.5 Amper bile çekerseniz (19 x 0.5 = 9.5W) çok şiddetli bir ısınma yaşanır ve devasa bir soğutucu takmazsanız entegreniz anında termal korumaya geçer. Bu kadar yüksek voltaj farklarında lineer regülatör yerine step-down (düşürücü) modüller tercih edilmelidir.
Lineer regülatörler neden cep telefonlarında veya pilli cihazlarda pek kullanılmaz? Lineer regülatörler (78/79 serisi) yapıları gereği verimsiz çalışır. Aradaki voltaj farkını ısıya dönüştürdükleri için güç kaybı yaratırlar. Enerjinin her damlasının önemli olduğu pilli cihazlarda (telefon, drone vb.) ısı yayan lineer regülatörler yerine, %90'ın üzerinde verimlilikle çalışan "Anahtarlamalı (Switch-Mode / Buck Converter)" güç devreleri kullanılır.