Schakelende spanningsregelaar

Een vervanger voor de LM78xx-serie

Er zijn heel veel schakelende spanningsregelaars die al dan niet voorzien moeten worden van een groot aantal externe onderdelen om hun regelende taak te kunnen uitvoeren. Nieuw zijn de MLSR7805- en MLSR7810-series van MicroPower Direct waarvan wordt opgegeven dat ze een prima vervanger zijn voor de welbekende lineaire regelaars uit de 78xx serie.

De spanningsregelaars uit de 78- en 79xx-serie hebben decennia lang de markt gedomineerd en nog altijd kom je ze overal tegen. Zelf ben ik ook nog altijd fan van deze driepoters vanwege het gemak waarmee je ze toe kunt passen. Een gestabiliseerde spanning is in een handomdraai gemaakt met slechts het IC en een paar ontkoppelcondensatoren om ongewenst gedrag tegen te gaan. Voor wie het niet meer weet, toont afbeelding 1 het IC en hoe je deze toe moet passen.
Een groot nadeel van de lineaire regelaars van vroeger was het zeer slechte rendement. Dit resulteerde in de nodige warmteontwikkeling waar vervolgens weer iets mee gedaan moest worden. Wat dat betreft zijn de huidige schakelende regelaars vele malen beter en is koeling niet echt meer nodig. Dit resulteert er vervolgens in dat de regelaar veel kleiner kan zijn en ook niet meer afhankelijk is van een koellichaam om de warmte af te voeren.

Van drie naar acht?
Ondertussen zijn er al schakelende regelaars in modulevorm leverbaar die ongeveer dezelfde bouwvorm hebben als de 78xx-serie en net zo gemakkelijk toepasbaar zijn. Ook zij worden op ongeveer dezelfde manier toegepast als te zien is in afbeelding 1. Bij een aantal zijn zelfs de ontkoppelcondensatoren al in de module ingebouwd zodat er alleen een driepotige module over blijft.
Bij het doorlezen van het nieuws over de E&A-beurs kwam ik een persbericht tegen over de MLSR7805- en MLSR7810-series. In het bericht werd gesteld dat deze IC’s de vervangers zijn van de LM78xx, maar wel in een hele kleine SMD-behuizing. De foto van het IC verbaasde mij, omdat daarop veel meer aansluitingen te zien zijn. Het zijn er acht in totaal waarvan we er vijf zien want aan de niet zichtbare kant zitten er nog ook nog drie. Nu is acht echt wel iets meer dan drie, dus ben ik voor u in de datasheet gedoken om te kijken waar de overeenkomsten en verschillen in zitten.

Twee extra
Het applicatieschema van de MLSR7805 en MLSR7810 is te zien in afbeelding 2. Daaruit valt onmiddellijk op te maken dat van de acht aansluitingen er een aantal dubbel gebruikt worden. Zo zijn de in- en uitgangen, alsmede de massa-aansluitingen over twee pootjes verdeeld om zo gemakkelijker een hogere stroom aan te kunnen. Wat dit betreft is dit IC dus ook te beschouwen als driepoter. Anders zijn de aansluitingen 6 en 10. Deze hebben we niet op de oude lineaire spanningsregelaars. Pen 10 is bedoeld om de regelaar in- en uit te schakelen, een functie die handig kan zijn om bepaalde delen van de applicatie uit te schakelen voor een slaapmode. Met pen 6 is de uitgangsspanning iets aan te passen. Met de weerstanden R1 en R2 is de referentiespanning 10% te verhogen of te verlagen om zo de uitgangsspanning aan te passen. Over hoe dat exact moet en welke formules daarbij gebruikt moeten worden, is de datasheet heel duidelijk. De uitwendige weerstanden R1 en R2 staan namelijk parallel aan weerstanden in het IC en het zijn deze weerstanden die voor elke uitvoering van de regelaar anders zijn. We verwijzen dan ook naar deze documentatie voor de exacte uitleg.

Een overzicht
In tegenstelling tot de LM78xx-serie is er een andere typeaanduiding gebruikt om aan te geven welke spanning de regelaars leveren en bij welke maximale stroom. Bij de MLSR7805-serie is de uitgangsstroom 500 mA maximaal en wordt de spanning aangegeven met het getal dat achteraan staat. Bij de MLSR7810 geldt hetzelfde alleen is nu de uitgangsstroom maximaal 1 A. De tabellen 1 en 2 laten zien welke regelaars er zijn en wat de belangrijke eigenschappen zijn. Verwarrend is de letter W die achter het typenummer staat, want hiermee wordt niet het vermogen in Watts aangeduid.

Filtering
Bedenk dat het bij de regelaar gaat om een schakelende voeding. In tegenstelling tot de lineaire regelaars moeten we dan ook terdege rekening houden met EMC-problemen. Het is dan ook raadzaam om filters voor en na het IC toe te voegen. In de datasheet worden een aantal voorbeelden genoemd, compleet met onderdelenlijst.

Warmteontwikkeling
Ondanks het feit dat het rendement heel hoog is, wordt het IC toch wel warm. Met name bij vollast kan dit problemen opleveren. In de datasheet van de MLSR7805 zien we dat bij omgevingstemperaturen hoger dan 70 ?C de maximale uitgangsstroom drastisch lager moet zijn dan de maximale waarde van 500 mA. Voor de MLSR7810-serie geeft de datasheet per uitvoering nog andere waarden aan. Bij deze serie moet bij enkele exemplaren de maximale stroom al vanaf 40 ?C teruggeschroefd worden.

Tot slot
Ondanks dat de bouwvorm totaal anders is dan de lineaire regelaars uit de 78xx-serie, kunnen we stellen dat in het gebruik de nieuwe regelaars van MicroPower Direct op papier laten zien dat ze vervangers zijn. De praktijk moet nu aantonen of ze echt zo gemakkelijk in het gebruik zijn als hun lineaire broertjes.