Wie funktioniert der 24-V-Festspannungsregler LM7824?

Der Spannungsregler LM7824 ist ein fester positiver Linearregler, der aus einer höheren Eingangsspannung einen konstanten 24-V-Ausgang liefert.In diesem Artikel wird der Spannungsregler LM7824 besprochen, einschließlich seiner Spezifikationen, seines internen Funktionsblockdiagramms, seiner Hauptmerkmale, Betriebsschaltkreise, Anwendungen und vielem mehr.

Katalog

LM7824 Spannungsregler Basic

Die LM7824 ist ein fester positiver Spannungsregler, der einen stabilen 24-V-Gleichstromausgang liefert.Er gehört zur beliebten 78XX-Serie von Reglern mit drei Anschlüssen, die ursprünglich von Fairchild Semiconductor entwickelt wurden und jetzt von ON Semiconductor produziert werden.Eine gängige Version dieses Reglers ist der LM7824CT , das zur einfachen Montage und besseren Wärmeableitung in einem TO-220-Gehäuse verpackt ist.

Der LM7824 regelt eine höhere Eingangsspannung und wandelt sie in einen stabilen 24-V-Ausgang um, was ihn für viele elektronische Systeme nützlich macht, die eine stabile Stromversorgung benötigen.Bei richtiger Wärmeableitung kann er einen Ausgangsstrom von bis zu etwa 1 A liefern.Der Regler verfügt außerdem über integrierte Schutzfunktionen wie interne Strombegrenzung, thermische Abschaltung und Schutz des sicheren Betriebsbereichs, die dazu beitragen, das Gerät während des Betriebs vor Schäden zu schützen.

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LM7824 Spannungsregler CAD-Modelle

Pinbelegung des Spannungsreglers LM7824

Pin Nummer	Pin Name	Beschreibung
1	Eingabe	Erhält die ungeregelte DC-Eingangsspannung, die vom Gerät geregelt wird.
2	Boden	Verbindet sich mit dem Schaltkreismasse und dient als Referenzpunkt für den Regler.
3	Ausgabe	Bietet die geregelter 24-V-DC-Ausgang zum Lastkreis.

Alternativen und gleichwertiges Modell

• MC7824

• MC7824CT

• MC7824ACT

• UA7824

• L7824CV

• L7824CT

• KA7824

• NJM7824

• KIA7824

• L78S24CV

Funktionsblockdiagramm des LM7824

Wie steuert und stabilisiert der Regler die Ausgangsspannung?Die Eingangsspannung gelangt über Pin 1 in den Schaltkreis und wird an das Serienpasselement weitergeleitet, das wie ein Steuergatter fungiert, das die an den Ausgang gelieferte Spannungsmenge anpasst.Durch die Steuerung dieses Elements hält der Regler einen konstanten 24-V-Ausgang aufrecht, selbst wenn sich die Eingangsspannung oder der Laststrom ändern.

Im Regler erzeugt ein Referenzspannungsblock eine stabile interne Spannung, die als Vergleichsstandard dient.Der Fehlerverstärker vergleicht diese Referenzspannung mit der tatsächlichen Ausgangsspannung.Wenn sich die Ausgangsspannung ändert, sendet der Fehlerverstärker ein Signal an das Serienpasselement, um die Leitung zu erhöhen oder zu verringern und die Ausgangsspannung wieder auf den richtigen Pegel zu bringen.

Das Diagramm zeigt auch mehrere Schutzschaltungen.Der SOA-Schutzblock stellt sicher, dass das Gerät innerhalb sicherer elektrischer Grenzen arbeitet, während die thermische Schutzschaltung den Regler abschaltet, wenn die Temperatur zu hoch wird.Ein Stromgenerator und eine Startschaltung helfen dabei, den internen Betrieb des Reglers zu initialisieren und zu stabilisieren, wenn der Strom zum ersten Mal angelegt wird.Diese internen Blöcke arbeiten zusammen, um einen stabilen und geschützten geregelten 24-V-Ausgang bereitzustellen.

Spezifikationen des Spannungsreglers LM7824

Parameter	Wert
Reglertyp	Positiv linear Spannungsregler
Ausgangsspannung	24 V
Ausgangsspannung Reichweite	23 – 25 V (typ. 24 V)
Maximaler Input Spannung	40 V
Mindesteingabe Spannung	27 V
Maximale Leistung Aktuell	1 A
Ausfallspannung	2 V (typ.)
Ruhend Aktuell	5,2 – 8 mA
Linienregulierung	17 – 480 mV
Lastregulierung	15 – 480 mV
Ausgangsrauschen Spannung	120 µV
Ripple-Ablehnung (PSRR)	50 – 67 dB
Ausgabe Widerstand	28 mΩ
Kurzschluss Aktuell	230mA
Spitzenleistung Aktuell	2,2 A
Betrieb Temperaturbereich	-40 bis +125 °C
Lagerung Temperaturbereich	-65 bis +150 °C
Thermisch Widerstand (Junction-Fall)	5 °C/W
Thermisch Widerstand (Verbindung–Luft)	65 °C/W
Paket	TO-220-3
Montageart	Durchgangsloch
Anzahl der Pins	3
Schutz Funktionen	Thermisch Abschaltung, Strombegrenzung, Kurzschlussschutz

Funktionen des Spannungsreglers LM7824

Feste 24-V-Ausgangsspannung

Der LM7824 bietet einen stabilen, geregelten 24-Volt-Ausgang und eignet sich daher für Schaltkreise, die eine konstante Spannungsversorgung erfordern.Sobald die richtige Eingangsspannung angelegt ist, hält der Regler den Ausgang auf 24 V, auch wenn sich die Eingangsspannung oder die Lastbedingungen ändern.

Bis zu 1A Ausgangsstrom

Dieser Regler kann bis zu etwa 1 Ampere Ausgangsstrom liefern, wenn ein geeigneter Kühlkörper verwendet wird.Dadurch kann der LM7824 elektronische Schaltkreise mittlerer Leistung wie Steuerplatinen, Industriemodule und Kommunikationsgeräte mit Strom versorgen.

Interne Strombegrenzung

Der LM7824 verfügt über einen integrierten Strombegrenzungsschutz.Wenn die Last versucht, zu viel Strom zu ziehen, begrenzt der Regler automatisch den Stromfluss, um Schäden am Gerät und am angeschlossenen Stromkreis zu verhindern.

Schutz vor thermischer Abschaltung

Um das Gerät vor Überhitzung zu schützen, verfügt der LM7824 über eine thermische Abschaltschaltung.Wenn die Innentemperatur zu hoch wird, schaltet sich der Regler vorübergehend ab, bis die Temperatur wieder ein sicheres Niveau erreicht.

Schutz des sicheren Betriebsbereichs (SOA).

Der Regler verfügt außerdem über einen sicheren Betriebsbereichsschutz, der dazu beiträgt, dass das Gerät innerhalb sicherer Spannungs- und Stromgrenzen arbeitet.Diese Funktion verbessert die Zuverlässigkeit und verhindert Ausfälle bei anormalen Bedingungen.

Einfaches Drei-Pin-Design

Der LM7824 verwendet eine Konfiguration mit drei Anschlüssen: Eingang, Masse und Ausgang.Dieses einfache Design erleichtert den Einsatz in Stromversorgungskreisen, ohne dass viele externe Komponenten erforderlich sind.

TO-220-Gehäuse für bessere Wärmeableitung

Das Gerät ist üblicherweise in einem TO-220-Gehäuse erhältlich, das eine effiziente Wärmeableitung ermöglicht.Die Metalllasche kann auch an einem Kühlkörper befestigt werden, um die Wärmeleistung zu verbessern, wenn ein höherer Strom erforderlich ist.

LM7824 arbeitet im Schaltkreis

Grundlegende DC-Betriebsschaltung

Diese Schaltung zeigt die grundlegende Verwendung des Spannungsreglers LM7824.Die Eingangsspannung wird an Pin 1 (Eingang) angelegt, während Pin 2 mit Masse verbunden ist und Pin 3 den geregelten Ausgang bereitstellt.Am Eingang ist ein 0,33µF-Kondensator (C₁) platziert, um Rauschen zu reduzieren und die Eingangsspannung zu stabilisieren.Am Ausgang ist ein 0,1µF-Kondensator (C₀) angeschlossen, um die Stabilität zu verbessern und Schwingungen zu verhindern.Wenn die Eingangsspannung höher als der erforderliche Wert ist (normalerweise über etwa 27 V), regelt der LM7824 sie und stellt einen stabilen 24-V-Ausgang bereit.Diese einfache Konfiguration wird häufig in Stromversorgungsschaltungen verwendet.

Lastregelkreis

Dieses Diagramm zeigt, wie der LM7824 bei Laständerungen eine stabile Ausgangsspannung aufrechterhält.Mithilfe eines Transistors und eines Lastwiderstands werden unterschiedliche Lastbedingungen simuliert.Wenn der Laststrom zunimmt oder abnimmt, passt die interne Regelschaltung des LM7824 die Leitung seines internen Durchgangstransistors an, um die Ausgangsspannung konstant zu halten.Das kleine Kondensator- und Widerstandsnetzwerk hilft dabei, die Reaktion bei schnellen Laständerungen zu messen und zu stabilisieren.Mit dieser Schaltung können Sie testen, wie gut der Regler die Ausgangsspannung unter wechselnden Lasten stabil hält.

Ripple-Ablehnungsschaltung

Diese Schaltung veranschaulicht, wie der LM7824 die Welligkeitsspannung der Eingangsstromquelle reduziert.Die Eingangsversorgung weist Welligkeit auf, die durch die Wechselstromsignalquelle und den großen Kondensator dargestellt wird.Der 0,33-µF-Kondensator am Eingang hilft dabei, hochfrequentes Rauschen zu filtern, während der Regler intern die Welligkeit seiner Steuerschaltungen unterdrückt.Der Lastwiderstand stellt das vom Regler gespeiste Gerät dar.Selbst wenn die Eingangsspannung Welligkeit aufweist, erzeugt der LM7824 daher einen sauberen und stabilen 24-V-Ausgang, was ihn für geregelte Gleichstromversorgungen nützlich macht.

Anwendungen des Spannungsreglers LM7824

• Industrielle Steuerungssysteme

• Gleichstromgeregelte Netzteile

• Kommunikationsausrüstung

• Netzteile für Audioverstärker

• Prüf- und Messgeräte

• Automatisierungssysteme

• Motorsteuerkreise

• Eingebettete elektronische Systeme

• Labornetzgeräte

• Batteriebetriebene Geräte, die geregelte 24 V benötigen

Vergleich: LM7824 vs. anderer Spannungsregler

Parameter	LM7824	LM7812	LM7805	LM317
Reglertyp	Fest positiv	Fest positiv	Fest positiv	Einstellbar
Ausgangsspannung	24 V	12 V	5 V	1,25 V – 37 V (Einstellbar)
Maximale Leistung Aktuell	1 A	1 A	1 A	1,5 A
Mindesteingabe Spannung	~27 V	~14 V	~7 V	Hängt vom Set ab Ausgabe
Maximaler Input Spannung	40 V	35 V	35 V	40 V
Ausfallspannung	~2 V	~2 V	~2 V	~2 – 3 V
Anzahl der Pins	3	3	3	3
Paket	TO-220	TO-220	TO-220	TO-220 / TO-92
Schutz Funktionen	Thermisch Abschaltung, Strombegrenzung	Thermisch Abschaltung, Strombegrenzung	Thermisch Abschaltung, Strombegrenzung	Thermisch Abschaltung, Strombegrenzung
Typisch Anwendungen	24V-Stromversorgung Systeme	12V-Stromkreise	5V-Logik Schaltkreise	Einstellbare Leistung Lieferungen

Mechanische Abmessungen des LM7824

Hersteller

Fairchild Semiconductor verfügt über starke Fertigungskapazitäten bei der Herstellung linearer Spannungsregler wie dem LM7824.Das Unternehmen nutzt fortschrittliche Halbleiterfertigungstechnologie und hochwertige Siliziumverarbeitung, um eine zuverlässige elektrische Leistung und eine stabile Spannungsregelung zu gewährleisten.Fairchild Semiconductor konzentriert sich auf strenge Qualitätskontrollen und Tests, um sicherzustellen, dass jeder Regler den Industriestandards für Haltbarkeit und Effizienz entspricht.Ihr Produktionsprozess umfasst auch integrierte Schutzfunktionen wie thermische Abschaltung, Strombegrenzung und Schutz des sicheren Betriebsbereichs, um die Gerätezuverlässigkeit zu verbessern.

Häufig gestellte Fragen [FAQ]

1. Welche Eingangsspannung ist erforderlich, damit der Spannungsregler LM7824 ordnungsgemäß funktioniert?

Für eine korrekte Regelung benötigt der LM7824 eine höhere Eingangsspannung als seine Ausgangsspannung.Typischerweise sollte der Eingang unter Berücksichtigung der Ausfallspannung des Reglers etwa 27 V oder mehr betragen, um einen stabilen 24-V-Ausgang aufrechtzuerhalten.

2. Wie viel Strom kann der LM7824 ohne Kühlkörper verbrauchen?

Ohne Kühlkörper kann der LM7824 nur eine begrenzte Menge an Leistung abgeben, normalerweise etwa 1–2 Watt, abhängig von der Umgebungstemperatur.Bei höherer Strombelastung empfiehlt sich ein Kühlkörper, um einer Überhitzung vorzubeugen.

3. Wie reduziert man die Wärme in einem LM7824-Reglerkreis?

Die Wärmeentwicklung lässt sich reduzieren, indem man einen Kühlkörper verwendet, die Eingangsspannung näher an das erforderliche Niveau senkt, den Luftstrom verbessert oder einen Schaltregler vor dem LM7824 verwendet, um die Überspannung abzusenken.

4. Kann der Regler LM7824 mit einstellbaren Ausgangsschaltungen verwendet werden?

Obwohl der LM7824 einen festen 24-V-Ausgang bietet, können kleine Anpassungen vorgenommen werden, indem externe Widerstände oder Dioden im Erdungspfad hinzugefügt werden, um die Ausgangsspannung leicht zu erhöhen.

5. Was passiert, wenn die Eingangsspannung des LM7824 zu hoch ist?

Wenn die Eingangsspannung den maximalen Nennwert (ca. 40 V) überschreitet, kann der Regler beschädigt werden.Selbst unterhalb dieser Grenze kann eine sehr hohe Eingangsspannung zu übermäßiger Hitze führen und die Zuverlässigkeit beeinträchtigen.

6. Wie kann der LM7824 vor Verpolung geschützt werden?

Zwischen den Eingangs- und Ausgangsklemmen oder über dem Regler kann eine Schutzdiode hinzugefügt werden, um das Gerät vor Verpolungsbedingungen zu schützen, wenn die Stromversorgung unterbrochen oder umgekehrt wird.

7. Wie hoch ist der typische Wirkungsgrad des Linearreglers LM7824?

Der Wirkungsgrad des LM7824 hängt vom Verhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung ab.Da es sich um einen Linearregler handelt, beträgt der Wirkungsgrad ungefähr (Ausgangsspannung ÷ Eingangsspannung), sodass große Eingangsspannungen den Wirkungsgrad verringern und die Wärme erhöhen.