Линейный стабилизатор: LM317, 78xx, 79xx
Что считается и как
Линейный стабилизатор — простейший способ получить стабильное напряжение. Работает как «управляемый резистор», поглощая разницу Vin−Vout в виде тепла. Поэтому КПД фундаментально ограничен: η = Vout/Vin.
LM317 (регулируемый) — формула выходного напряжения по datasheet TI:
V_ref = 1.25 В (между OUT и ADJ pin), I_adj = 50 μA typ.
Рекомендация TI: R1 = 240 Ω (стандарт). Слагаемое I_adj·R2 обычно дает менее 0.5% и игнорируется.
Упрощённо: V_out ≈ 1.25 · (1 + R2/R1).
78xx / 79xx (фиксированные): V_out зафиксировано в маркировке (7805 → 5В, 7812 → 12В, 7905 → −5В). Внешних компонентов не требует, только конденсаторы развязки (10 µF на входе, 1 µF на выходе по datasheet ST).
Dropout-напряжение — минимальная разница Vin − Vout, при которой стабилизатор всё ещё в режиме регулирования. Для LM317 и 78xx ≈ 2 В. Если зазор меньше — на выходе будет Vin − dropout, а не желаемое Vout.
Мощность рассеяния (главная боль линейных регуляторов):
Например: 12В → 5В при 0.5 А = 7·0.5 = 3.5 Вт тепла. Без радиатора корпус TO-220 нагреется до 25 + 3.5·50 = 200°C (выше Tj_max=125°C — чип уйдёт в тепловую защиту).
Тепловой расчёт:
T_j = T_a + P · θ_ja без радиатора
Для LM317/78xx в TO-220: θ_jc = 5 °C/W, θ_ja ≈ 50 °C/W (free air), Tj_max = 125°C. См. отдельный калькулятор «Радиатор для MOSFET».
Когда переходить на DC-DC:
- P_рассеяния > 1.5 Вт (даже с радиатором тепло мешает)
- КПД < 50% — половина энергии уходит в воздух
- Питание от батареи — DC-DC сохраняет автономность вдвое
- Vin → Vout с большой разницей (например 24 → 5 В при 1 А = 19 Вт)
Альтернативы: TI TPS54x, LM2596, Recom R-78 (drop-in замена 7805), MeanWell RID-x — 85-95% КПД, в 5-10× меньше тепла.
Источники (проверены 2026-05-11): Texas Instruments LM317 datasheet (SNVS774L, May 2004 rev. Feb 2011), STMicroelectronics LM217/LM317, ON Semi LM317-D; Fairchild LM7805 (DM00366146), STMicroelectronics L78xx/L79xx datasheet. Подбор R2 — ГОСТ 28884-90 (МЭК 63-63) ряд E24. ГОСТ Р 53432-2009 (МЭК 60747-1) — параметры полупроводниковых приборов общего применения.