三端穩壓器(three-terminal regulator)
三端穩壓器是把一整顆線性穩壓器縮進單一晶片、只有三隻腳:輸入、輸出、接地(或調整)。你把原始、較高的直流餵進一隻腳,兩側各加一顆小電容,乾淨的穩壓電壓就從另一隻腳出來——不必設計回授迴路,因為全內建好了。它是新手遇到最友善的電源元件,撐起了一整個世代的電子產品。
有兩種口味。固定式穩壓器如 78xx 系列,依末幾位數給出預設輸出:7805 做 5 V、7812 做 12 V、7905 做負 5 V。可調式穩壓器如 LM317,用兩顆外接電阻設定輸出:晶片在它的輸出與調整腳之間維持固定的 1.25 V,所以 Vout = 1.25 times (1 + R2/R1) 再加上一個微小的調整腳電流項。例如:R1 = 240 ohm、R2 = 720 ohm,得 1.25 times (1 + 720/240) = 1.25 times 4 = 5.0 V。兩種都內含電流限制與熱關斷,因此能靠安靜地折返來熬過短路與過熱。
為何重要:三端穩壓器便宜、耐操、幾乎不會出錯,所以從實驗室設備到玩具到處都是。兩個誠實的提醒。第一,它們是線性的,因此服從效率 = Vout/Vin,每當 (Vin - Vout) times 電流超過約一瓦就需要散熱片。第二,經典的 78xx 需要約 2 V 的餘裕(它的壓差);只用 5.5 V 餵 7805 它便無法穩壓——餘裕緊張時你得改用低壓差型。
一顆 7805,輸入端加 0.33 uF 電容、輸出端加 0.1 uF 電容,就能把吵雜的 9 V 電池變成穩定的 5 V 給邏輯板。換上 LM317、R1 = 240 ohm、R2 = 390 ohm,則得到 1.25 times (1 + 390/240) = 3.3 V——同一晶片家族,輸出由兩顆電阻決定。
三隻腳、幾顆電容——晶片上的一整顆線性穩壓器。
那些輸入與輸出電容不是可有可無的裝飾:許多三端穩壓器少了它們就會振盪或振鈴。依規格書建議值選用,並把它們靠近接腳放置。