关于7805的选用和散热片的匹配

关于7805的选⽤和散热⽚的匹配
关于7805的选⽤和散热⽚的选配
⼀、.7805概述
7805集成三端稳压器是⼀种串联调整式稳压器,内部设有过热、过流和过压保护电路。

它只有三个外引出端(输⼊端、输出端和公共地端)，将整流滤波后的不稳定直流电压接到集成三端稳压器输⼊端，经三端稳压器后在输出端得⼀稳定的直流电压。

虽然是固定电压输出，但使⽤外接元件可获得不同的电压和电流。

⼆、集成三端稳压器的分类
集成三端稳压器因其输出电压的形式、电流的不同有不同的分类。

1、根据输出电压能否调整分类
集成三端稳压器的输出电压有固定和可调输出之分。

固定输出电压是由制造⼚预先调整好的,输出为固定值。

例如,7805型集成三端稳压器,输出为固定+5V。

可调输出电压式稳压器输出电压可通过少数外接元件在较⼤范围内调整, 当调节外接元件值时, 可获得所需的输出电压。

例如:CW317型集成三端稳压器, 输出电压可以在1.2～37V 范围内连续可调。

2、固定输出电压式根据输出电压的正、负分系列
输出正电压系列(78××)的集成稳压器其电压共分为5～24V七个挡。

例：7805、7806、7809等,其中字头78表⽰输出电压为正值,后⾯数字表⽰输出电压的稳压值。

输出电流为1.0A(带散热器)。

输出负电压系列(79××)的集成稳压器其电压共分为-5～-24V七个挡。

例：7905、7906、7912等,其中字头79表⽰输出电压为负值,后⾯数字表⽰输出电压的稳压值。

输出电流为1.0A(带散热器)。

3、根据输出电流分挡
三端集成稳压器的输出电流有⼤、中、⼩之分,并分别有不同符号表⽰。

输出为⼩电流,代号"L"。

例如,78L××,最⼤输出电流为0.1A。

输出为中电流,代号"M"。

例如,78M××,最⼤输出电流为0.5A。

输出为⼤电流,⽆代号。

例如,78××,最⼤输出电流为1.5A。

注意：各⼚家分挡符号不⼀,选购时要注意产品说明书。

三、固定三端稳压器的外形图及主要参数
固定三端稳压器的封装形式：有⾦属外壳封装TO－220和塑料封装TO－220FP,常见的⾦属外壳封装外形图参见图1、图2所⽰。

图1固定三端稳压器78、79系列外形图图2 78M05外形图表1中列出⼏种固定三端稳压器的参数：
极限参数：
Vi ――输⼊电压35V
Rθjc――热阻（结到壳）5℃/W
Rθja――热阻（结到空⽓）50℃/W
Topr ――⼯作结温范围0－125℃
Tstg ――贮存温度范围-65℃－150℃
从参数中的电压调整率和电流调整率可看出，这两项精度都不是很⾼，所以在⼀般场合下，对电源
精度(稳定度)的要求⼤于0．1％的场合可以使⽤，⽽要求精度⼩于0．1％的场合则要选⽤其他型号的稳压器。

四、7805的典型应⽤电路
三端稳压器的典型应⽤电路如图所⽰，，其中Vi接整流滤波电路，在靠近三端集成稳压器输⼊、输出端处，⼀般要接⼊
C1=0.33uF和C2＝0.1uF电容，其⽬的是使稳压器在整个输⼊电压、输出电流变化范围内，提⾼其⼯作稳定性和改善瞬变响应，C1是为减⼩纹波以及抵消输⼊端接线较长时的电感效应防⽌⾃激，并抑制⾼频⼲扰。

在安装时，要注意尽量使滤波电容和C1电容靠近稳压器，这样可以有效地防⽌瞬态过电压。

C2⽤以改善负载的瞬态响应并抑制⾼频，为了获得最佳的效果，电容器应选⽤频率特性好的陶瓷电容或钽电容为宜，另外为了进⼀步减⼩输出电压的纹波，⼀般在集成稳压器的输出端并⼊⼀只⼏百uF的电容C3。

以上电路应注意下列事项：
（1）输⼊电压即使是纹波电压中的最低值点，都必须⾼于所输出电压的2V以上；
（2）当稳压器远离电源滤波器时，要求⽤C1；
五、7805的散热问题及散热器的选⽤
⽬前所有空调电控电源板均采⽤7805提供+5V电源，+5V电压负载有主控芯⽚、驱动芯⽚及显⽰电路，其中显⽰电路⼯作电流较⼤，是5V的主要负载。

显⽰电路的显⽰⽅式有LCD、LED和多彩屏等，显⽰器件不同，负载电流就有很⼤的差异。

如LCD 背光源和⼤屏幕多彩屏，⼯作电流达200mA以上。

7805的⼀个特性：散热条件影响输出负载电流的⼤⼩。

也就是说：要想取得⼤的电流输出，就必须保证7805有良好的散热条件，当输出电流较⼤时，应配上散热⽚，保证热稳定及可靠性。

7805在给负载输送功率的同时，本⾝也在消耗⼀部分功率，消耗的功率就直接表现为器件的结温升⾼。

当结温升⾼到⼀定程度（7805为150℃）以后，就会进⼊过热保护状态，停⽌输出造成电控出现停机现象，并影响其性能。

器件允许的功耗与管⼦的散热情况有密切的关系，如果采取适当的措施就有可能发挥管⼦的潜能，增加输出功率。

反之，就有可能使结温升⾼⽽被损坏。

⼀个概念：
热阻――热的传导路径，称为热路。

阻碍热传导的阻⼒称为热阻。

单位℃/W、℃/mW，物理意义是每⽡耗散功率使器件温度升⾼的度数。

例如：热阻为2℃/W，即表明每损耗1W，结温升⾼2℃。

显然热阻越⼩，管⼦的散热能⼒就强。

1. 散热器的设计
最简便实⽤的散热装置就是散热器。

⼀个有许多叶⽚的散热器或⼀个⾯积较⼤的散热板都会⼤⼤增加散热⾯积，给热的传导、对流和辐射都会带来很⼤的⽅便。

就理论⽽⾔，⼀个⾯积⽆限⼤的散热器可使热阻为零。

但实际上是⽆法做到这⼀点的，这是因为散热器使⽤中占有的空间有限，这就要求合理地选择散热器和计算其⾯积。

根据条件，可以将温度⼀－热流⽅程写成如下形式：
PD(max)=(Tj(max)-T A(max))／θ
式中： PD(max)——半导体三极管最⼤耗散功率；
Tj(max)—— 半导体三极管所允许承受的最⾼温度； T A(max)——要求电路⼯作时所处的最⾼环境温度；
θ —— 热流所经过的总热阻。

总热阻：θ=θjc +θcs +θsa
式中：θjc —— 半导体器件PN 结到器件外壳的热阻(℃／W)；
θcs —— 外壳到散热器的热阻(℃／W)；
θsa —— 由散热器表⾯到周围空⽓中的热阻(℃／W)。

θjc ⼀般由制造商提供，可从⼿册中查出。

θcs 根据散热器与外壳的接触形式也可以求出。

θsa 是控制半导体器件结温三个热阻中最重要的⼀个参数，在选择散热器时具有重要的作⽤。

该热阻越⼩，则导致θ越⼩，半导体器件在不超过最⾼结温时所使⽤的功率越⼤。

θsa 是热交换系数(hc)和散热⾯积(A)的函数，有以下关系：
A
hc sa
=
1θ
热交换系数hc 是⼀个很复杂的函数，很难取⼀个通⽤的系数。

因此，为⽅便散热器的选⽤，常常由提供的各种实⽤曲线来求得θsa 。

从θsa 公式中可以看到，增⼤散热器⾯积可以减⼩θsa,同样增⼤热交换系数hc 也可以减⼩θsa 。

在⼀般散热装置中，⼴为采⽤的是⾃然对流⽅式，此时只能采取增加散热器⾯积的⽅法来减⼩θsa 。

若由于受到空间限制⽽⽆法增加散热器⾯积，θsa 的减⼩往往采⽤强制对流的⽅式来实现。

下⾯介绍7805三端集成稳压器散热器的设计⽅法。

设已知数据为： PD=8w ；Tj(max)=125℃；设TA(max)=60％，⼿册查得θjc=5℃／W 。

其中耗损功率PD 的计算公式为： PD ＝（V in －V out ）*Iout 将数据代⼊前⾯的⽅程，得：
θ=(Tj-TA)／PD =(125-60)／8=8．13℃／W
由于θ=θjc+θcs+θsa ，所以θcs+θsa=θ－θjc=8．13－5=3．13℃／W 计算的结果表明，剩下的任务就是选择适当的散热器和确定散热器与7805三端集成稳压器的安装⽅式，以保证θcs 加θsa 不⼤于3．13℃／W 。

在管壳和散热器的安装中，为防⽌短路，⼀般在散热器和管壳之间加有绝缘垫。

必须注意的是，绝缘垫应选⽤同时具有⾼电阻和低热阻双重特性的材料，如云母⽚就属此类材料。

为了使接触⾯接触紧密以降低cs,往往在接触⾯上涂有硅脂。

下表列出了⼀些情况下的θcs 值。

可见，散热器与管壳的连接⽅式在安装电⼦设备时应特别注意的。

列表⼀些情况下的θcs 值
余量，取θcs=0．23℃／W 。

于是得到θsa=2.9℃／W 。

根据计算结果，应选取θsa ≤2.9℃／W 的散热器。

依据图1所给出的铝散热板特性曲线，散热器应使⽤3mm 厚的铝板，其⾯积不⼩于200cm2，铝散热板且应垂直放置。

2. 常⽤铝散热板及散热型材的特性 1）散热板θsa —A 关系曲线
图1～图3给出了不同材质及不同安装散热板⽅式的θsa —A 关系曲线。

只要经设计计算得知热阻θsa , 便可从曲线中求出散热板的厚度及散热⾯积。

2）铝散热型材θsa —V 关系曲线
图4给出的热阻θsa 和包络体积V 的关系曲线适⽤于常⽤梳状截⾯铝散热器。

只要经计算得知热阻θsa,便可从曲线中得出散热器的包络体积V ，从⽽可以根据V 参数去选择散热器的截⾯积和长度。

由于铝散热型材品种繁多，各叶⽚的距离也有很⼤的
差异，因此按图4给出的曲线选择散热器时应留有⼀定的余量为好。

对于梳状截⾯积散热器，通常还可以⽤下式来估算散热型材的包络体积：
)(3.43
3cm P V D
式中：PD ——功率元件最⼤耗散功率(W)。

.
3. ⼏种常⽤散热⽚的使⽤参考
测试条件：7805不带散热⽚，环境温度22℃，V in=13V.
测试条件：7805配⽤WS006型号散热⽚，环境温度22℃，V in=13V.
30分钟后所测得）
以上是四种常⽤散热⽚与7805搭配时，在不同输出电流下的损耗功率与温升情况。

选择使⽤时，可根据实际情况，参照列表中提供的数据，选择适合负载电流、⼯作允许温升的散热⽚（7805⼯作温度范围0--125℃）。

4. 散热器的使⽤与安装
1）为保证功率元件与散热器有良好的接触，应尽量避免使⽤绝缘垫，且应保证功率元件与散热器接触⾯的平整与光滑。

由于功率元件的外壳与散热器很难做到紧密结合，总会留有看不见的空⽓隙，所以在接触⾯之间应涂硅脂，以改善接触效果，有利于散热。

2）当器件的外壳与散热器之间需要绝缘时，应加装绝缘垫，但绝缘垫的厚度必须在0．08～0．12mm 之间。

3）器件应⽤弹簧垫圈及螺钉紧固于散热器的中央。

4）为了增加散热器的热辐射能⼒，⼀般都进⾏着⾊处理，安装中不可将这种⾼辐射的涂层损坏。

5）散热器最好垂直安装，不要过于贴近其他部件以利空⽓对流，尤其不要接近发热及怕热的元器件。

6）选⽤板材散热时，不宜选⽤过薄的板材，其厚度应在2～5mm之间。

5．7805的选⽤
7805按输出电流分为三种，0.1A/78L05、0.5A/78M05、1.0A/7805，标称电流都为最⼤输出电流。

按照⽬前电控板所⼯作的电流来选⽤，可以选择78M05和7805两种型号，两者只存在输出电流⼤⼩的区别。

前者峰值电流可达0.7A，⽽后者可达2.2A。

选⽤时应注意+5V负载⼤⼩，根据7805的输出电流特性，输出电流增⼤，损耗功率正⽐增加，要想输出⾜够⼤的电流就必须保证有良好的散热条件。

选⽤散热⽚时可根据允许温升及散热⽚热阻选择适合的型号。