De 7805-spanningsregelaar is een van de meest gebruikte lineaire regelaars voor het genereren van een stabiele +5 V-voeding. Bekend om zijn eenvoud, betrouwbaarheid en ingebouwde beveiligingen, blijft het een vertrouwde keuze. Van microcontrollerkaarten tot sensorcircuits, de 7805 zorgt voor consistente prestaties in zowel educatieve als professionele elektronicaprojecten.
Wat is de 7805 spanningsregelaar?
De 7805 is een klassieke lineaire regelaar met vaste output die +5 V levert vanaf een hogere ingangsspanning. Het behoort tot de 78xx-familie, waarbij "xx" de gereguleerde spanning aangeeft. Met slechts drie pinnen (IN, GND, OUT) is het eenvoudig te integreren in circuits zonder geavanceerde ontwerpvereisten. Zijn populariteit komt voort uit het feit dat het robuust en goedkoop is en door bijna elk groot halfgeleiderbedrijf wordt vervaardigd, waardoor pin-to-pin-compatibiliteit tussen leveranciers wordt gegarandeerd.
Het wordt meestal geleverd in het TO-220-pakket voor doorlopende ontwerpen, maar opties voor opbouwmontage zoals SOT-223 en D²PAK (TO-263) zijn beschikbaar voor compacte PCB's. Hoewel de 7805 is afgestemd op +5 V-rails, breiden verwante apparaten zoals de 7806 (+6 V), 7809 (+9 V) en 7905 (–5 V) dezelfde familie uit. Instelbare regelaars zoals LM317 dienen wanneer niet-standaard spanningen nodig zijn.
Eigenschappen van 7805 Voltageregelgever
• Eenvoudige uitvoering: Heeft slechts kleine in- en uitgangscondensatoren nodig voor stabiliteit.
• Fatsoenlijke stroomaandrijving: Levert continu ~1 A; tot 1,5 A piek met de juiste heatsinking.
• Ingebouwde beveiliging: stroombegrenzing, thermische uitschakeling en compensatie van veilige gebieden zijn geïntegreerd.
• Fouttolerantie: Overleeft kortsluiting, overbelasting en te hoge temperaturen.
• Matige uitval: Meestal ~2 V, dus de input moet ≥7 V blijven.
• Brede bedrijfstemperatuur: Ontworpen voor commerciële en industriële reeksen, tot ~125 °C, afhankelijk van de verpakking.
7805 Voltage Regulator Technische specificaties
| Parameter | Waarde / Bereik | Opmerkingen |
|---|---|---|
| Uitgangsspanning | 5 V (vast) ±4% standaard | Sommige leveranciers garanderen ±2% |
| Ingangsspanning (aanbevolen) | 7-25 V | Maakt dropout + ripple hoofdruimte mogelijk |
| Ingangsspanning (Max) | 25–35 V (leverancierspecifiek) | Absolute max, controleer datasheet |
| Uitgangsstroom | \~1 Een doorlopend | Thermisch beperkt, afhankelijk van het pakket |
| Rustige stroom | \~5 mA | Lichte stand-by afvoer |
| Uitval Spanning | \~2 V | Lager bij kleine belasting, hoger bij 1 A |
| Condensatoren (Bypass) | 0,33 μF (IN), 0,1 μF (UIT) | Plaats dicht bij de pinnen van de regelaar |
| Lijn regulering | 3–7 mV/V typisch | Verandering in Vout per Vin stap |
| Regeling van de belasting | 25-50 mV (0-1 A) | Verandering in Vout van onbelast naar vollast |
| PSRR | \~62–70 dB @ 100 Hz | Sterke afwijzing van rimpel/ruis |
| Uitgang Rimpel/Ruis | \~40–80 μV rms | Lager dan de meeste schakelende voedingen |
7805 Pinout voor spanningsregelaar
| Bespaar | Naam | Beschrijving |
|---|---|---|
| 1 | IN | Ongereguleerde DC-ingang (≥7 V) |
| 2 | GND | Retourpad van de grond |
| 3 | UIT | Gereguleerde +5 V-uitgang |
Typische 5 V-voeding met 7805
Een standaard 12 V-naar-5 V regulator ketting ziet er vaak als volgt uit:
• Step-Down Transformer – Verlaagt netstroom (110/220 V) tot een veiliger ~12 V AC-niveau.
• Bruggelijkrichter – Zet wisselstroom om in pulserende gelijkstroom met behulp van vier diodes.
• Bulkfiltercondensator – Een grote elektrolytische condensator (meestal 1000 μF/25 V) egaliseert de gerectificeerde golfvorm af tot een stabielere gelijkstroom.
• 7805 Regulator IC – Regelt de afgevlakte DC en klemt de spanning precies op +5 V.
• Bypass-condensatoren – Een keramische condensator van 0,33 μF aan de ingang en 0,1 μF aan de uitgang voorkomen oscillaties en verbeteren de transiëntrespons.
• Beveiligingscomponenten – Zekering voor overbelastingsbeveiliging, diode met omgekeerde polariteit over IN/OUT om te beschermen tegen ontlading wanneer de ingang inklapt, en optionele overspanningsbeveiliging voor netpieken.
Deze opstelling is te zien in Arduino-borden, sensormodules en kleine embedded systemen. Een Arduino UNO die wordt gevoed door een 12 V-wandadapter gebruikt de 7805 bijvoorbeeld intern om een gereguleerde 5 V-rail te bieden voor zijn logische circuits en randapparatuur.
Het werkingsprincipe van 7805 voltageregelgever
Intern integreert de 7805 drie toetsblokken: een 5 V-referentie, een foutversterker en een seriedoorlaattransistor. De foutversterker controleert constant de uitgang ten opzichte van de referentie en past de geleiding van het pass-element aan.
• Wanneer de output daalt: de passtransistor wordt harder aangedreven, waardoor er meer stroom kan vloeien en de spanning teruggaat naar 5 V.
• Wanneer de output stijgt: de effectieve weerstand van de transistor neemt toe, waardoor de stroom afneemt en de spanning weer daalt.
Dit closed-loop feedbacksysteem handhaaft een stabiele +5 V-output met een goede lijn- en belastingsregeling, terwijl het ook het geluid minimaliseert in vergelijking met niet-gereguleerde voedingen.
De afweging is inefficiëntie: overtollige spanning wordt afgevoerd als warmte. Het vermogensverlies wordt gegeven door:
Ploss = (Vin − 5) × Iout
Dit maakt de 7805 eenvoudig en betrouwbaar, maar minder efficiënt wanneer de ingangsspanning ver boven de 5 V ligt of bij het leveren van hogere stromen.
Thermische en efficiëntieoverwegingen
De 7805 regelt de spanning door overtollige energie af te voeren als warmte. De verloren kracht is:
Pheat: = (Vin − 5) × Iout
Dit maakt thermisch beheer tot een belangrijke ontwerpfactor, vooral wanneer de ingangsspanning veel hoger is dan 5 V of de belastingsstroom aanzienlijk is.
Waarden voor thermische weerstand
• TO-220 pakket: RθJA ≈ 50–65 °C/W (geen heatsink), RθJC ≈ 5 °C/W.
• SOT-223 pakket: RθJA ≈ 90–110 °C/W (beperkte warmteverspreiding).
• Met koellichaam: RθJA kan verbeteren tot 10–20 °C/W, afhankelijk van de grootte en luchtstroom.
Richtlijnen voor heatsinking
• Bevestig aan aluminium koellichamen of metalen chassis voor een betere dissipatie.
• Gebruik thermisch vet of isolerende pads om de weerstand van de interface te verlagen.
• Zorg voor een goede luchtstroom als de dissipatie hoger is dan ~5 W.
Uitgewerkt voorbeeld
Voor Vin = 12 V, Iout = 0,5 A:
Pheat= (12 − 5) × 0.5=3.5 W
• Zonder heatsink (RθJA = 50 °C/W): Tj stijging ≈ 175 °C → onveilig.
• Met koellichaam (RθJA = 15 °C/W): Tj-stijging ≈ 52 °C → veilig bij kamertemperatuur.
Voorbeelden van efficiëntie
• Vin = 9 V, Iout = 500 mA → rendement ≈ 5/9 = 56%.
• Vin = 12 V, Iout = 500 mA → rendement ≈ 5/12 = 42%.
De 7805 werkt dus het beste voor lage tot matige stromen en wanneer het Vin in de buurt van 5 V ligt. Voor een hoger vermogen of grote input-outputverschillen heeft een schakelende regelaar de voorkeur voor efficiëntie.
Toepassingen van 7805 spanningsregelaar
De 7805 blijft populair vanwege zijn eenvoud en robuuste prestaties in een breed scala aan energiezuinige systemen. Veelvoorkomende gebruiksscenario's zijn onder meer:
• Microcontrollerkaarten van stroom voorzien – Biedt een stabiele 5 V-rail voor platforms zoals Arduino-, STM32-, AVR- en PIC-ontwikkelingsborden. Het zorgt voor een stabiele werking, zelfs wanneer de ingangsvoeding afkomstig is van wandadapters of niet-gereguleerde bronnen.
• Analoge en sensorcircuits – Gebruikt om op-amps, ADC's en precisiesensoren te voeden waar een zuivere, lage rimpelspanning belangrijk is voor nauwkeurigheid.
• Aansturen van randapparatuurmodules – Ondersteunt kleine belastingen zoals relais, LCD-modules en draadloze transceivers die een betrouwbare 5 V-voeding nodig hebben.
• Batterijgevoede systemen – Geschikt voor accu's ≥7 V (zoals 9 V of 12 V) waar matige stromen worden getrokken, waardoor het nuttig is in draagbare circuits of back-upsystemen.
• Lab- en educatieve conversies – Vaak in bench-opstellingen waar een 12 V-bron wordt geregeld tot 5 V voor prototyping en studentenprojecten.
In het IC-circuit van de 7805 spanningsregelaar
De 7805 spanningsregelaar IC is ontworpen om een constante 5V-uitgang te leveren vanaf een hogere ingangsspanning. Het interne ontwerp combineert regeling, feedback en veiligheidsfuncties, waardoor het een van de meest betrouwbare spanningsregelaars is die in de elektronica worden gebruikt.
Hoofdbediening (Q16 – Pass Transistor)
Q16 beheert de stroomstroom tussen invoer en uitvoer. Het werkt samen met het bandgap-referentiecircuit (gele sectie), dat een stabiele referentiespanning biedt die niet verandert met de temperatuur.
Feedback en foutcorrectie
Een klein deel van de output wordt teruggevoerd via Q1 en Q6. Als de spanning te hoog of te laag is, genereren ze een foutsignaal. Dit signaal wordt versterkt door de foutversterker (oranje gedeelte) en gebruikt om Q16 aan te passen, waarbij de uitgang vergrendeld blijft op 5V.
Opstartcircuit (groene sectie)
Dit circuit zorgt ervoor dat de bandgap-referentie correct wordt geactiveerd wanneer de regelaar wordt ingeschakeld. Zonder dit kan het IC niet starten. Eenmaal actief, houdt het het regelingsproces stabiel.
Ingebouwde bescherming
De 7805 bevat verschillende veiligheidsvoorzieningen:
• Q13 voorkomt oververhitting.
• Q19 beschermt tegen een te hoge ingangsspanning.
• Q14 beperkt de uitgangsstroom.
Deze beveiligingscircuits verminderen of sluiten de output af wanneer dat nodig is, waardoor schade aan zowel het IC als de aangesloten apparaten wordt voorkomen.
Spanningsdeler (blauwe sectie)
De verdeler verlaagt de uitgangsspanning voor interne vergelijking. Hierdoor kan de regelaar fijne aanpassingen maken en de output stabiel houden onder verschillende belastingen.
Voors en tegens van 7805 Voltage Regulator
| Voordelen | nadelen |
|---|---|
| Eenvoudig te gebruiken – Vereist slechts een paar externe condensatoren; Geen afstemming of aanpassing nodig. | Laag rendement bij hoge Vin – Overtollige ingangsspanning wordt afgevoerd als warmte, waardoor de efficiëntie daalt. |
| Ingebouwde beveiligingen – Kortsluiting, thermische uitschakeling en stroombegrenzing zorgen voor een veiligere werking. | Thermische uitdagingen - Genereert aanzienlijke warmte bij hogere stromen, waarvoor vaak een koellichaam nodig is. |
| Stabiele, ruisarme output – Biedt een schone 5 V-rail die geschikt is voor logische en analoge circuits. | Vaste uitgangsspanning – Beperkt tot +5 V, niet geschikt voor variabele spanningsbehoeften. |
| Kosteneffectief en toegankelijk – Goedkoop, overal verkrijgbaar en geproduceerd in meerdere soorten verpakkingen. | Uitvalspanning (\~2 V) – Heeft minimaal \~7 V input nodig om goed te regelen, ongeschikt voor laagspanningsbronnen. |
| Betrouwbaar ontwerp – Bewezen staat van dienst op het gebied van consumenten- en industriële producten. | Huidige beperkingen – Levert doorgaans \~1 A; Hogere belastingen vereisen het schakelen van regelaars. |
Veelgemaakte fouten die u moet vermijden bij 7805 spanningsregelaar
• Omschakelcondensatoren weglaten: Kleine keramische condensatoren (0,33 μF aan de ingang, 0,1 μF aan de uitgang) zijn essentieel om oscillaties te voorkomen. Het overslaan ervan leidt vaak tot een onstabiele of luidruchtige output.
• Levering van een te lage ingangsspanning: Aangezien de 7805 ten minste ~7 V nodig heeft om te regelen, leidt het voeden van slechts 6-6,5 V tot een slechte regeling en een fluctuerend vermogen.
• Warmteafvoer negeren: Bij zware belasting of hoge Vin kan de regelaar oververhit raken en thermisch worden uitgeschakeld, of zelfs defect raken als er geen koellichaam wordt gebruikt.
• Onderdimensionering van de ingangsfiltercondensator: Een kleine bulkcondensator kan de gelijkgeleide gelijkstroom niet goed gladstrijken, waardoor een rimpel ontstaat die de stabiliteit vermindert en gevoelige circuits kan verstoren.
• Slechte aardingspraktijken: Het gebruik van lange of dunne aardsporen leidt tot ruis en spanningsdalingen. Zorg altijd voor een stevige massaverbinding in de buurt van de regelpennen.
7805 spanningsregelaar testen en problemen oplossen
• Controleer de ingangsspanning: Zorg ervoor dat de regelaar wordt gevoed met ten minste 7 V onder belasting. Als Vin onder dit niveau zakt, kan de 7805 niet goed regelen.
• Meet de uitgangsspanning: Controleer met een multimeter of de uitgang in de buurt van +5 V ligt. Aanzienlijke afwijking kan duiden op overbelasting, oververhitting of storing van de regelaar.
• Bewaak de temperatuur: Aanraakveilige controles of een thermometer kunnen oververhitting aan het licht brengen. Als het pakket extreem heet wordt, overweeg dan om een koellichaam toe te voegen of de belastingsstroom te verminderen.
• Vergelijk onbelast versus belastingsgedrag: Meet de output zowel met als zonder belasting. Een grote spanningsval onder belasting duidt op onvoldoende ingangsfiltering, overmatig stroomverbruik of een defect apparaat.
• Fouten isoleren door belasting te verwijderen: Als de uitgang naar beneden wordt getrokken of de regelaar wordt uitgeschakeld, koppelt u de belasting los om de regelaar onafhankelijk te testen. Een normale 5 V-uitgang zonder belasting geeft aan dat het probleem in het aangesloten circuit ligt.
7805 alternatieven voor hoog rendement
Hoewel de 7805 eenvoudig en betrouwbaar is, verspilt zijn lineaire aard energie als warmte. Voor toepassingen die een hogere efficiëntie of een langere levensduur van de batterij vereisen, zijn alternatieven vaak betere keuzes:
Schakelende Buck-regelaars (LM2596, XL4015)
Step-down converters die een efficiëntie van 80-90% bereiken, zelfs wanneer het Vin veel hoger is dan 5 V. Ze zijn zeer geschikt voor het voeden van belastingen boven 500 mA of wanneer het minimaliseren van warmte van cruciaal belang is.
Regelaars met lage uitval (LDO's) – bijv. AMS1117-5.0, LT1763
Deze kunnen met Vin slechts ~0,5-1 V boven Vout regelen, waardoor ze nuttig zijn wanneer de ingangsvoeding dicht bij 5 V ligt (bijv. 6 V-adapters of 2-cel Li-ion-pakketten). De efficiëntie verbetert wanneer Vin-Vout klein is.
Hybride aanpak
Een buck-regelaar kan eerst een hoge ingang laten vallen (bijv. 12 V → 6,5 V), gevolgd door een 7805 voor de uiteindelijke regeling. Deze combineert de efficiëntie van de schakelregeling met de geluidsarme output van een lineaire regelaar.
Kant-en-klare modules
Voorgemonteerde buck-converterkaarten zijn goedkoop, compact en kosten vaak niet meer dan de kale IC. Deze worden veel gebruikt in hobby-elektronica en doe-het-zelf-projecten voor een snelle, efficiënte stroomconversie.
Conclusie
De 7805-spanningsregelaar blijft een klassieke oplossing voor het leveren van schoon en stabiel +5 V-vermogen. Hoewel het niet de meest efficiënte is voor toepassingen met hoge stroomsterkte of brede input, maken de robuustheid, het gebruiksgemak en de lage ruis het ideaal voor talloze ontwerpen met een laag stroomverbruik. Of het nu gaat om prototypes, educatieve kits of kleine embedded systemen, de 7805 blijft een betrouwbare keuze.
Veelgestelde vragen [FAQ]
Wat is de maximale ingangsspanning voor een 7805 regelaar?
De meeste 7805-regelaars kunnen tot 25 V input aan, waarbij sommige datasheet-varianten een absoluut maximum van 30-35 V toestaan. Als u echter dicht bij deze limiet draait, genereert dit overtollige warmte, dus het wordt aanbevolen om binnen 7-20 V te blijven voor betrouwbaarheid.
Kan de 7805 zonder condensatoren worden gebruikt?
Technisch gezien wel, maar het is niet aan te raden. Het gegevensblad specificeert ingangscondensatoren (0,33 μF) en uitgangscondensatoren (0,1 μF) die dicht bij de pinnen zijn geplaatst om oscillaties te voorkomen en de transiëntrespons te verbeteren. Als u ze overslaat, riskeert u instabiliteit en lawaai.
Hoe verminder ik de warmte in een 7805-regelaarcircuit?
Warmte is evenredig met (Vin – 5) × Iout. Om dit te minimaliseren, verlaagt u de ingangsspanning, gebruikt u een koellichaam of koppelt u de 7805 aan een schakelende voorregelaar. Voor zware lasten zijn schakelende regelaars veel efficiënter.
Is de 7805 geschikt voor projecten op batterijen?
Het kan werken als de batterij hoger is dan 7 V, maar de efficiëntie zal slecht zijn vanwege lineaire dissipatie. Voor draagbare apparaten zijn low-dropout (LDO) regelaars of DC-DC buck-converters meestal betere keuzes.
Waarom een 7805 gebruiken in plaats van een buck converter?
Hoewel de 7805 minder efficiënt is, biedt hij ultralage ruis en rimpel, waardoor hij ideaal is voor analoge sensoren, audiocircuits en RF-modules. Buck-converters blinken uit in efficiëntie, maar ze hebben vaak extra filtering nodig om een vergelijkbare output te bereiken.