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)-TA(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； TA(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 ＝（Vin －Vout ）*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。

在本例中，采用不加绝缘垫和不涂硅脂的接触方式，θ应为0．10℃／W 。

为了计算的方便和留有余量，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℃，Vin=13V.
测试条件：7805配用WS004型号散热片，环境温度22℃，Vin=13V.
测试条件：7805配用WS008型号散热片，环境温度22℃，Vin=13V.
**列表中为实测结果，其中热阻只做为参考，只为说明散热片的散热能力。

（温升是通电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。