Spiegazione di un circuito del regolatore di tensione dell'auto

Devo trovare una soluzione per un regolatore di tensione da utilizzare in un veicolo, che regola ~ 12V dalla batteria dell'auto a 5V utilizzata dal microcontrollore Atmel AVR.

Ho trovato questo schema su Internet:

Mentre capisco la maggior parte di come funziona questo circuito, ho alcune domande al riguardo:

1. Qual è lo scopo della resistenza R30 sul lato di ingresso?
2. Perché ci sono due condensatori su ciascun lato del regolatore lineare LM7805 ? Questa risposta a un'altra domanda potrebbe essere la risposta che sto cercando, ma non ne sono sicuro. Se questa risposta è correlata alla mia domanda e l'uso di due condensatori è per ridurre la resistenza e l'induttanza, perché vengono utilizzate classificazioni di condensatori così diverse (0,1 µF e 470 µF)?
3. Prendendo una singola coppia di condensatori, perché uno di essi è polarizzato e l'altro no?
4. Ci sono degli svantaggi se si usano condensatori con capacità maggiore invece di quelli visualizzati nello schema?
5. Ci sono degli svantaggi se si usano condensatori con una tensione di interruzione maggiore invece di quelli visualizzati nello schema?

Grazie in anticipo.

1. R30 limita un po 'la corrente di picco di carica al condensatore, ma a 1 ohm consente comunque 12 A, quindi di scarso utilizzo lì. Inoltre limiterebbe la corrente attraverso lo zener se ci sono picchi sopra i 20 V.

2. I condensatori più grandi funzionano meno bene alle frequenze più alte, ed è qui che subentrano quelli più piccoli.

3. 470 µF in una versione non polarizzata sarebbe costoso, ma non ci sarebbe nulla contro di essa. Tutti i condensatori di grandi dimensioni sono polarizzati.

4. In uscita darebbe un carico extra per il 7805 per caricarlo. Anche sull'ingresso per la batteria, ma questo può fornire più che sufficiente corrente.

5. No, tranne che sono più grandi.

6. Tenere presente che la differenza di ingresso / uscita per il 7805 è di circa 5 V (12 V - 1 V per il diodo e 1 V per R30 - 5 V in uscita) e che a 1 A in uscita il regolatore dissiperà 5 W, quindi avrà bisogno di un notevole raffreddamento (dissipatore di calore considerevole) se si desidera assorbire tanta corrente.

Per espandere la risposta di Stevenvh, per i progettisti meno esperti:

1. R30 è lì per limitare la corrente di spunto in modo che il fusibile non si bruci. Altrimenti, quando si collega per la prima volta il circuito, i condensatori di ingresso possono assorbire molta corrente fino a quando non si caricano, il che può essere sufficiente per bruciare il fusibile. Come afferma Stevenvh, può aiutare a proteggere anche i condensatori, il che può essere importante per alcuni tipi di condensatori, in particolare il tantalio, che possono letteralmente prendere fuoco se maltrattati malamente. La corrente a lungo termine attraverso il fusibile sarà paragonabile alla corrente di carico, che per un microcontrollore sarebbe piccola, quindi la corrente di spunto alla prima accensione è una specie di caso speciale e non riguarda il resto del tempo. Se si desidera misurare la corrente di spunto, provare a catturarla su un oscilloscopio digitale con una sonda di corrente. Anche R30 può aiutare a limitare la corrente al carico in condizioni di corto circuito, in particolare nel caso in cui qualcuno abbia sostituito un fusibile bruciato con un pezzo di metallo. 12A dalla fonte possono ancora friggere ogni circuito sul suo percorso, ma almeno è abbastanza basso da probabilmente non dare fuoco alla tua auto, quale corrente illimitata da una batteria per auto può essere abbastanza alta da fare.

2. Il condensatore di grande valore è lì per variazioni relativamente più grandi e più lente nella variazione della corrente di carico (o della tensione di ingresso, che può variare molto in un'auto a causa delle elevate correnti della batteria durante l'avviamento del motore). Il condensatore di piccolo valore è lì per cambiamenti più piccoli e più veloci nella corrente di carico. Un condensatore nella vita reale non è "ideale" e ha i suoi particolari casi d'uso, quindi mettere in parallelo diversi tipi di condensatori consente loro di sollevare le reciproche debolezze.

3. Diversi tipi di condensatori possono essere polarizzati o meno. Per i valori su quello schema probabilmente useresti elettrolitico di alluminio o tantalio per il grande valore e quelli sarebbero polarizzati. Per il piccolo valore probabilmente useresti la ceramica e quelli non sarebbero polarizzati, ma se scegliessi un altro tipo potrebbe essere. La polarizzazione come marcata è un presupposto da parte del progettista schematico su quali tipi di condensatori verranno utilizzati. Non descrivi una distinta materiali ma forse uno è disponibile alla tua fonte che elenca le parti specifiche che avevano in mente.

4. Più capacità è generalmente una buona cosa nei regolatori di tensione, poiché le variazioni della corrente di carico possono essere prelevate dai condensatori anziché dalla sorgente di ingresso (ad esempio batteria e cablaggio), che possono avere un'impedenza elevata e non essere in grado di fornire correnti elevate su richiesta (pur essendo in grado di fornire la corrente media). Tuttavia, non è necessario esagerare, poiché il compito del regolatore è di utilizzare attivamente il feedback per mantenere la tensione di uscita vicina all'uscita nominale. I chip digitali non sono influenzati da una piccola quantità di ondulazione o rumore sull'ingresso di potenza, purché rientri nella quantità specificata (di solito +/- 5%). I circuiti analogici come RF, audio, infrarossi ecc. Possono essere molto più sensibili al rumore dell'alimentazione e richiedono una migliore regolazione. Costi e dimensioni sono importanti fattori di progettazione e minimizzarli di solito significa includere "

5. Condensatori a voltaggio più elevato possono essere più costosi e qualcuno potrebbe chiamarti a questo proposito durante una revisione del progetto per un prodotto reale. Per un hobbista è altrettanto utile progettare le cose purché le dimensioni non siano un problema, in quanto pochi centesimi per le parti non compensano lo sforzo di ri-saldatura se qualcosa si rompe.