7805電圧レギュレータ
7805電圧レギュレーターは、電子回路で安定した5V出力を提供するために使用される一般的なコンポーネントであり、入力電圧が変化した場合でもデバイスがスムーズに実行されるようにします。この記事では、7805の仕組み、ピンレイアウト、電圧の維持に役立つ内部部品、およびそれに含まれる安全機能について説明します。また、小さな電子機器に安定した電力を必要とするモバイル充電器やシステムなどのデバイスで使用する方法についても説明します。カタログ
図1：7805電圧レギュレータ
電圧レギュレーターの紹介
電圧レギュレータは、入力電圧が変化したり、電気荷重が変化した場合でも、出力電圧を安定させるのに役立ちます。電圧を安定させることは、電子デバイスがうまく機能し、電圧の変化によって損傷を受けないようにするのに非常に役立ちます。
図2：異なるタイプの電圧調整器
電圧レギュレーターは、入力電圧または負荷が変化した場合でも、出力電圧を同じに保つために電流フローを調整することにより動作します。入力電圧が上昇すると、レギュレータは電流フローを減らし、入力電圧が低下すると、電流フローが増加して正しい出力電圧を維持します。
多くの最新のデバイスでは、電圧レギュレーターは積分回路（IC）に組み込まれており、小さくて信頼性があります。1つの一般的なICレギュレーターは7805で、安定した +5V出力を提供します。このタイプのレギュレーターは、コンピューターや携帯電話充電器などの安定した電源が必要な電子機器でよく使用されます。
電圧レギュレーター7805とは何ですか？
図3：7805電圧レギュレータ
7805電圧レギュレーターは、電子回路での安定した5V出力を制御および提供するのに役立つ一般的に使用されるデバイスです。「78xx」シリーズと呼ばれる規制当局のファミリーに属し、「xx」は出力電圧を指します。7805の場合、固定5Vを与えるように設計されています。このレギュレータは、7V〜35Vのどこかに入力電圧を採取し、出力が5Vのままであることを確認できます。
7805は、着信電圧を必要な5Vに下げ、熱として余分なエネルギーを取り除くことで機能します。これは、余分なエネルギーを効率的に変換しないため、「線形」レギュレータと呼ばれますが、電圧を下げるために熱として燃焼するだけです。たとえば、レギュレーターに12Vを提供すると、出力が5Vに減少し、残りのエネルギー（12Vと5Vの差）が熱に変わります。
7805の主な仕事は、入力電圧が変化した場合でも、出力電圧を安定させることです。ただし、このプロセスは、特に入力電圧が5Vよりはるかに高い場合、または回路がより電流が必要な場合、熱を発生させます。この熱を処理するには、7805にはヒートシンクまたは他の冷却方法が必要です。それを冷やす方法がなければ、レギュレーターは熱くなりすぎる可能性があります。
7805 ICのピン構成
図4：7805電圧レギュレータのピン構成
•ピン1（入力）： これは、まだ規制されていない電圧を接続する場所です。入ってくる電圧は、必要な5V出力より少なくとも2V高くする必要があります。したがって、安定した5V出力を取得するには、入力電圧は少なくとも7Vでなければなりません。
•ピン2（グラウンド）： このピンは、回路の地面（またはゼロ電圧）に接続します。入力電圧と出力電圧の両方の基準点として機能します。
•ピン3（出力）： これは、安定した5V出力の由来です。通常、出力は4.8Vから5.2Vの間ですが、可能な限り5Vに近いままにすることを意図しています。
7805 ICはどのように機能しますか？
図5：7805電圧レギュレータがどのように機能するかを示す回路図
IC内では、入力電圧または負荷に変化がある場合でも、出力電圧を一定に保つためにいくつかの部品が連携して動作します。ICの各部分がどのように機能してその安定した出力を維持するかについての簡単な説明を次に示します。
開始回路
開始回路は、7805の電源を入れたときにアクティブ化する最初の部分です。その仕事は、ICの他のすべての内部部分が機能し始める準備ができていることを確認することです。電源が加えられると、この回路はすべてを動かし、7805が電圧の調整を開始できるようにします。
現在のジェネレーター
現在のジェネレーターは、IC内の流れの量を管理します。この部分により、他の内部コンポーネントが正しい量の電流を正しく取得することが保証されます。ICがICの負荷が変更されたときなど、さまざまな状況に適応するのに役立つため、安定したパフォーマンスを提供し続けることができます。
参照電圧（Zenerダイオード）
図6：ツェナーダイオードシンボル
7805はZenerダイオードを使用して、定常基準電圧を作成します。この参照電圧は、ICが使用して出力電圧が5Vのままであることを確認するガイドとして機能します。Zenerダイオードは、一貫した電圧を維持できるため選択されます。これにより、ICが必要に応じて出力電圧を比較および調整するのに役立ちます。
エラー増幅器
エラーアンプは、出力電圧を常に確認する責任があります。実際の出力電圧をZenerダイオードで設定した基準電圧と比較します。出力電圧が正確に5Vでない場合、エラー増幅器は信号を送信して調整を行います。このようにして、出力電圧はリアルタイムで修正され、変化する条件下で安定しています。
シリーズパス要素（トランジスタ）
通常、トランジスタであるシリーズパス要素は、出力に移動する電流の量を制御します。エラーアンプから受信する信号に基づいて抵抗を変更します。出力電圧が5Vの上または下に移動し始めると、トランジスタは電流フローを調整して正しいレベルに戻します。これを行っている間、トランジスタは熱として余分なエネルギーを放出するため、使用中にICが暖かくなる可能性があります。
熱保護回路
熱保護回路は、ICが熱くなりすぎないようにするのに役立ちます。ICの温度が高すぎる場合、これは大量の使用または高い外部温度のために発生する可能性がある場合、この回路は電流を下げるか、ICを一時的にシャットダウンするために介入します。この機能は、ICを保護し、過熱から損傷を受けないことを確認するために重要です。
安全な操作エリア（SOA）保護
安全な動作エリア（SOA）保護により、7805が安全な制限の外で作業することができません。この保護により、ICがあまりにも多くの電圧や電流にさらされないようにし、故障する可能性があります。短絡や突然の入力電圧のスパイクなど、何かがうまくいかない場合、この保護はICの動作を制限して損傷を防ぎます。この機能は、ICが長持ちするのに役立ち、より確実に動作します。
7805 ICの熱の管理
7805電圧レギュレータで熱を管理することは困難です。7805は、より高い入力電圧を安定した5V出力に低下させますが、入力電圧が5Vよりはるかに高い場合、余分な電圧が熱に変換されます。たとえば、入力が15Vで、電流が0.5aの場合、レギュレータは5ワットの熱を生成します。これは、7805が冷却せずに処理するには熱すぎる可能性があり、潜在的に過熱して故障する可能性があります。
熱を減らすために、入力電圧を7Vに近づけることをお勧めします。これは、安定した5V出力に必要な最小です。入力電圧が7Vに近いほど、レギュレータが熱に変換するために必要な過剰エネルギーが少なくなります。より高い入力電圧が必要な場合、ヒートシンクを7805に取り付けて、より大きな表面積に熱を広げることで冷却するのに役立ちます。ヒートシンクが大きいほど、熱を放散し、レギュレーターを安全な温度範囲内に保つことができます。
7805電圧レギュレータICの特徴
最小限の外部コンポーネント
7805 ICの最良のことの1つは、作業するために余分な部分がほとんど必要ないことです。通常、2つの小さなコンデンサのみが必要です。1つは入力側と出力側に1つだけです。これらのコンデンサは、電圧を安定させ、電力の突然の変化や騒音を減らすのに役立ちます。7805は多くの追加部品を必要としないため、設計をより簡単にし、コストを削減します。これにより、多くのプロジェクトに最適です。
広い入力電圧範囲
7805は、7V〜35Vの幅広い入力電圧で動作できます。これは、電圧が予想よりも高いか低い場合でも、異なるソースからの電力を処理できることを意味します。入力電圧がこの範囲内にとどまる限り、7805は安定した5V出力を与えます。この柔軟性により、入力電力が必ずしも同じとは限らないさまざまな状況に役立ちます。
現在の容量
7805は最大1.5Aの電流を提供できるため、小さなモーターやセンサーなどの中程度の電力が必要なデバイスに役立ちます。この電流を異なる電子部品に確実に供給できますが、実際の電流は、ICが生成する熱量と入力電圧に依存します。熱くなりすぎたり、入力電圧が低すぎたりすると、電流が減少する可能性があります。それでも、ほとんどの目的で、7805は多くのデバイスの電力ニーズを簡単に満たすことができます。
低いスタンバイ電流
7805がデバイスに積極的に電力を提供していない場合、通常は5mA前後のエネルギー自体がほとんど使用されません。これは、多くの電力を無駄にしないことを意味します。これは、バッテリーで実行されるデバイスで特に役立ちます。不必要に電力を排出しないため、特にエネルギーを節約することが優先事項である設計では、システムをより効率的にするのに役立ちます。
組み込みの保護
7805 ICには、ICと電力の両方のデバイスの両方を保護するいくつかの安全機能が付属しています。熱保護があり、高温になった場合にICをオフにします。また、電流が組み込まれたリミッターがあり、流れがあまりにも多くの電流を防ぎ、回路を損傷から保護します。最後に、内部の安全対策のおかげで、失敗することなく短絡を処理できます。これらの組み込み保護により、7805は、電力条件が予期せず変化する可能性のある環境でさえ、多くのプロジェクトで信頼できる選択となります。
7805 ICを使用することの利点
使いやすい
7805 ICの最大の利点の1つは、作業がどれほど簡単かです。入力電圧と出力電圧を安定させるには、コンデンサなどのいくつかの追加コンポーネントのみが必要です。これにより、エレクトロニクスを始めたばかりの人であっても、セットアップが簡単になります。ピンレイアウトは理解しやすいです。入力電圧用のピン、グランド用の1つ、5V出力用のピン。このシンプルさは、複雑な調整や複雑なセットアップに対処することなく、7805を回路にすばやく追加できることを意味します。
安全機能
7805 ICには、損傷から保護する組み込みの安全機能が含まれています。そのような機能の1つは熱保護です。これは、ICが熱くなりすぎると自動的にシャットダウンします。これにより、回路内のICおよび他の部品が損傷することを防ぎます。これは、回路が暖かくなりすぎたり、冷却が懸念される可能性がある場合に特に役立ちます。もう1つの有用な機能は、短絡保護です。回路に短絡を引き起こす障害がある場合、7805はそれを通る電流を制限し、それ自体と残りの回路の両方を危害から保護します。これらの保護により、7805は多くの電子機器プロジェクトで耐久性があり、信頼できる選択肢になります。
一般的なアプリケーション
7805 ICは、安定した5V電源を必要とする回路で広く使用されています。多くの場合、マイクロコントローラープロジェクト、組み込みシステム、多くのタイプのセンサーなど、低電力を使用するデバイスで見られます。マイクロプロセッサ、ディスプレイ、通信モジュールなどの多くの電子コンポーネントには、適切に機能するために安定した5Vが必要です。7805 ICはこの安定した電力を提供し、これらのコンポーネントがスムーズに実行されるのに役立ちます。幅広いアプリケーションで簡単に見つけてうまく機能するため、7805 ICはプロジェクトの専門家と愛好家の両方から信頼されています。
7805電圧レギュレータのアプリケーション
図7：7805電圧レギュレータを使用した12V〜5V USB電源
7805電圧レギュレーターは、多くの電子デバイスで広く使用されているコンポーネントです。その仕事は、安定した5V出力を提供することです。これは、安定した電源が必要な回路に役立ちます。
たとえば、携帯電話の充電器では、7805は、壁のソケットからの電力が変化した場合でも、5Vで電圧を安定させるのに役立ちます。これは、一貫した電圧を必要とする安全に充電するために重要です。同様に、それは途切れやすい電源（UPS）システムで見つけることができます。そこでは、中断や電力の低下を得ることができない回路に一定の電圧を供給するのに役立ちます。
ポータブルメディアプレーヤーのようなデバイスでは、バッテリーの電圧が排出されると変動する可能性がありますが、7805は内部コンポーネントが安定した5Vを受け取ることを保証し、パワーの突然の変化によって引き起こされる損傷からデバイスを保護します。小規模な電子プロジェクトやガジェットなどの低電力回路も、7805に依存して一貫した電圧を提供します。これらの回路には、マイクロコントローラーやセンサーなどの敏感な部品が含まれている場合があります。これは、電力が安定していない場合に誤動作したり、損傷する可能性があります。7805は、入力電力で何が起こるかに関係なく、出力が5Vのままであることを確認します。
場合によっては、7805は電流の流れを制御する必要がある回路で使用できます。主に電圧を調節するように設計されていますが、抵抗器やトランジスタなどの他の部分と組み合わせると、電流を調整するのにも役立ちます。多くの場合、信号を送信するのに必要な安定した電力を提供するために、赤外線リモートコントロールで使用されます。ストップウォッチなどのタイミングデバイスも7805の恩恵を受けます。内部クロックコンポーネントを正しく動作させ、一貫した電圧を提供することでデバイスが正確に時間を測定できるようにします。
7805回路におけるコンデンサの役割
図8：コンデンサを備えた電圧調節回路
コンデンサは、7805電圧レギュレータを使用して回路に頻繁に追加される小さな電子コンポーネントです。電圧をよりスムーズにし、不要な電気ノイズを減らすのに役立ちます。これらのコンデンサがなければ、レギュレータからの出力は電圧にわずかな変化を持つ可能性があり、接続された部品の性能に影響を与える可能性があります。
7805の入力側では、値が0.33µFの値を持つコンデンサを使用して、電源から来るノイズを除外するために使用されます。電源やスパイクが長い距離でより一般的になる可能性があるため、レギュレーターが電源から10インチ以上離れて配置されている場合、これは特に役立ちます。コンデンサはこれらの変動を吸収し、より安定した電圧が7805の入力に送達されるようにします。
出力側では、通常は0.1µF前後の小さなコンデンサが追加され、調節された電圧がさらに滑らかになります。7805は電圧を安定化する良い仕事をしていますが、いくつかの小さな変更が発生する可能性があります。これらの変更は、回路内の外部要因または他の部分によって引き起こされる可能性があります。出力コンデンサは、これらの小さなバリエーションをフィルタリングするのに役立ち、電圧が5Vでできるだけ安定したままであることを保証します。これにより、マイクロコントローラーやその他のデジタルコンポーネントなど、電圧の変化に敏感なデバイスのより信頼性の高い電源が提供され、正しく動作するために一貫した電力が必要です。
結論
7805電圧レギュレーターは、5Vで電源を安定させるのに役立ち、多くの異なる電子機器プロジェクトに役立ちます。使いやすく、保護が組み込まれており、小さなガジェットからより複雑なシステムまで、さまざまなデバイスで見つけることができます。7805を使用することにより、電源の問題なくデバイスが適切に機能するようにすることができます。
よくある質問[FAQ]
1. 7805はどのくらいの電圧を処理できますか？
7805電圧レギュレータは、最大35Vの入力電圧を処理できますが、入力が7Vから25Vの間に留まると、より安全でうまく機能します。入力電圧が高すぎると、過熱したり破損したりする可能性があります。
2. 7805のACの電圧はいくらですか？
7805は、ACではなくDC電圧を調節するように設計されています。ACを最初に整流器のようなものを使用して、7805に接続する必要があります。
3.コンデンサなしで7805を使用できますか？
はい、コンデンサなしで7805を技術的に使用できますが、それもうまく機能しません。コンデンサは、電圧を滑らかにし、出力が安定したままであることを確認します。通常、パフォーマンスを向上させるために、入力（0.33µF）に小さなコンデンサが配置され、別のコンデンサが出力（0.1µF）に配置されます。
4. 7805を使用して12Vから5Vを減らす方法は？
12Vを5Vに下げるには、12V入力を7805の入力ピンに接続し、グランドピンを地面に接続すると、7805が出力ピンから5Vを与えます。コンデンサを使用して、電圧を安定させるのに役立つことを忘れないでください。
5. 7805の内部作業は何ですか？
7805内には、トランジスタ、抵抗器、参照ダイオードなどの小さな電子部品があり、出力電圧を5Vに保つために連携しています。これは、余分な電圧を熱に変えることでこれを行うため、入力電圧または負荷が変化しても出力は安定しています。