Стабилизатор 5 В на КР142ЕН5А — как включать и как не перегреть

КР142ЕН5А — отечественный стабилизатор на фиксированные 5 В с тремя выводами. По справочнику «Микросхемные стабилизаторы напряжения широкого применения (КРЕН и аналоги)» (Chipdip) у него выходное напряжение 5 В, максимальный ток 2 А и рассеиваемая мощность до 10 Вт с радиатором. У зарубежного аналога 7805 по тому же справочнику ток 1,5 А.

Минимальный набор: два конденсатора и радиатор, если мощность потерь P = (Uвх − 5 В) · I больше 1–2 Вт.

Линейный стабилизатор на фиксированные 5 В — одна из самых популярных микросхем в любительской практике: логика, микроконтроллеры, измерительные приборы. У него есть зарубежный аналог — семейство 7805 (L7805, LM7805), поэтому часть справочных данных ниже взята из даташита на LM7805, а особенности отечественной версии оговорены отдельно.

Ниже — выводы, данные справочника и даташита, схема включения, расчёт нагрева и радиатора, ошибки и вопросы.

Стабилизатор КР142ЕН5А в корпусе TO-220 с пронумерованными выводами 1, 2, 3

Выводы

Три вывода стабилизатора и защитные диоды на плате

Слева направо, если смотреть на маркировку: 1 — вход, 2 — общий (земля), 3 — выход. По справочнику Chipdip КР142ЕН5А (корпус КТ-28-2) имеет ту же цоколёвку, что и 7805 в TO-220: вход, общий, выход.

Прежде чем крепить радиатор, выясните прозвонкой, соединён ли металлический фланец с одним из выводов, и при необходимости поставьте изолирующую прокладку.

Что умеет стабилизатор

Стабилизатор TO-220 на небольшой плате с двумя конденсаторами

Параметры КР142ЕН5А — по справочнику Chipdip (ток, мощность, корпус) и справочнику RadioLibrary (входное напряжение, падение). Параметры аналога LM7805 — по даташиту Texas Instruments:

Параметр	КР142ЕН5А (справочник)	LM7805 (даташит TI)
Выходное напряжение	5 В	5 В (4,8–5,2 В при 25 °C; 4,75–5,25 В при входе 7,5–20 В)
Максимальный ток	2 А	до 1,5 А (параметры гарантированы до 1 А)
Рассеиваемая мощность	10 Вт (усреднённое значение с теплоотводом)	зависит от радиатора
Падение напряжения (разность вход–выход)	2,5 В	2 В при токе 1 А, 25 °C
Собственный ток	в справочниках не указан	не более 8 мА при 25 °C
Максимальное входное напряжение	15 В	не более 35 В
Защиты	—	тепловая (выше 150 °C), от короткого замыкания
Рабочая температура	−45…+70 °C	0…125 °C (температура кристалла)
Корпус	КТ-28-2	TO-220

Справочник отдельно предупреждает: мощность 10 Вт — это усреднённое значение, полученное из графиков документации, а в паспортах приборов её обычно не указывают.

Входное напряжение КР142ЕН5А ограничено 15 В, а не 35 В, как у LM7805: так указано в справочнике RadioLibrary и в карточке Промэлектроники. Минимальное напряжение на входе — 5 + 2,5 = 7,5 В.

Ток потребления КР142ЕН5А в найденных справочниках не указан: его смотрите в технических условиях на вашу партию.

Схема

Типовое включение КР142ЕН5А: конденсатор на входе, конденсатор на выходе, общий вывод на землю.

По справочнику Chipdip для устойчивой работы любых стабилизаторов входной конденсатор должен быть не менее 2,2 мкФ (керамика или оксидный тантал) или 10 мкФ (алюминиевый оксидный).

Выходной конденсатор — не менее 1 и 10 мкФ соответственно.

Роль входного конденсатора может играть сглаживающий конденсатор блока питания, если он расположен не дальше 70 мм от микросхемы. Некоторые микросхемы допускают меньшую ёмкость, но указанные значения гарантируют устойчивость.

Номиналы на схеме (1 мкФ на входе, 2,2 мкФ на выходе) ниже этих значений для входа: надёжнее поставить на вход не менее 2,2 мкФ.

Нагрев: считаем

Стабилизатор TO-220 прикручен к рёберному алюминиевому радиатору

Линейный стабилизатор гасит лишнее напряжение теплом: P = (Uвх − Uвых) · I. Температура кристалла Tj = Tокр + P · RθJA.

Примеры (условные). Вход 15 В — это предельное значение, в примерах ниже его берём как верхнюю границу, а типовые случаи — на 10–12 В:

Ток 200 мА.P = (15 − 5) · 0,2 = 2 Вт. Без радиатора у 7805 в TO-220 при 54 °C/Вт и 40 °C вокруг Tj = 40 + 2 · 54 = 148 °C, у предела теплового отключения (150 °C), поэтому небольшой радиатор нужен.
Радиатор для 2 Вт.Для Tj = 100 °C RθSA = (100 − 40) / 2 − 4 − 1,5 ≈ 24,5 °C/Вт (RθJC = 4 °C/Вт, прокладка 1,5 °C/Вт — допущение).
Ток 1 А.P = (15 − 5) · 1 = 10 Вт, то есть ровно предел из справочника. RθSA = 60 / 10 − 5,5 ≈ 0,5 °C/Вт: радиатор с вентилятором.
Вход 12 В, ток 200 мА.P = (12 − 5) · 0,2 = 1,4 Вт, Tj = 40 + 1,4 · 54 ≈ 116 °C без радиатора; для Tj = 100 °C RθSA = 60 / 1,4 − 5,5 ≈ 37 °C/Вт.
Вход 10 В, ток 0,5 А.P = (10 − 5) · 0,5 = 2,5 Вт, Tj без радиатора = 40 + 2,5 · 54 = 175 °C, поэтому радиатор нужен: RθSA = 60 / 2,5 − 5,5 ≈ 18,5 °C/Вт.
Вход 8 В, ток 0,5 А.P = (8 − 5) · 0,5 = 1,5 Вт, Tj = 40 + 1,5 · 54 ≈ 121 °C без радиатора.

Чем меньше разница на входе и выходе, тем меньше нагрев; поэтому не берите питание «с запасом» без необходимости. Радиатор подбирайте калькулятором ниже.

Типовые ошибки

Перепутаны выводы.Микросхема выходит из строя.
Нет радиатора при больших токах.Срабатывает тепловая защита, напряжение пропадает.
Вход выше допустимого.Пробой: для КР142ЕН5А не более 15 В по справочникам, для 7805 по даташиту до 35 В.
Конденсатор на входе меньше 2,2 мкФ.Устойчивость не гарантирована справочником.
Радиатор без изолирующей прокладки.Фланец связан с одним из выводов.
Слишком длинные провода к нагрузке без конденсатора на выходе.Реакция на скачки нагрузки хуже.

Где пригодится сегодня

Линейный стабилизатор остаётся простым способом питать логику от нестабилизированного блока. Если разница входного и выходного напряжения велика, а ток больше 0,5 А, лучше взять импульсный модуль — он не греется.

Для новых конструкций используют 7805 (или LDO с малым падением); КР142ЕН5А — это ремонт и старые схемы.

Что в итоге

Подходит: питание логики 5 В от 8–12 В (максимум 15 В) при токе до нескольких сотен мА. Не подходит: питание с разницей 15 В и больше при больших токах и батарейное питание (расходует энергию на нагрев).

Обзор вариантов питания — «Какой блок питания собрать». Соседние материалы: блок питания 5 и 12 В и «почему стабилизатор греется».

Частые вопросы

Чем заменить КР142ЕН5А?

Зарубежный аналог по выходному напряжению и цоколёвке — 7805 в TO-220: по справочнику Chipdip он значится как аналог. Но ток у 7805 1,5 А против 2 А у КР142ЕН5А, а допустимый вход у 7805 до 35 В против 15 В у КР142ЕН5А.

Если нужен ток больше 1,5 А, добавляют внешний транзистор или берут импульсный модуль.

Какой ток отдаёт КР142ЕН5А?

По справочнику Chipdip максимальный ток 2 А, рассеиваемая мощность 10 Вт с теплоотводом. Реально ток ограничивает нагрев: P = (Uвх − 5) · I.

Максимальный вход КР142ЕН5А — 15 В, и при 1 А потери на нём 10 Вт: на пределе. При входе 10–12 В потери 5–7 Вт.

Какие конденсаторы ставить?

Справочник Chipdip: на входе не менее 2,2 мкФ (керамика, тантал) или 10 мкФ (алюминий), на выходе не менее 1 или 10 мкФ. Входной можно не ставить, если сглаживающий конденсатор не дальше 70 мм.

Это гарантирует устойчивость любых стабилизаторов.

Нужен ли радиатор?

Да, если мощность потерь больше 1–2 Вт. Для 2 Вт при 40 °C вокруг нужен радиатор около 24 °C/Вт, для 10 Вт — около 0,5 °C/Вт.

Радиаторы в российских магазинах радиодеталей маркируются тепловым сопротивлением: берите не больше расчётного.

Где купить КР142ЕН5А в России?

Микросхемы КРЕН продаются в магазинах радиодеталей, но для новых конструкций чаще берут 7805 или LDO с малым падением.

Если вы чините старую технику, проверьте по справочнику корпус КТ-28-2 и цоколёвку.

Обозначение	Номинал	Тип	Кол-во
DA1	КР142ЕН5А	TO-220, при токе больше 0,3 А — на радиатор	1
C1	1 мкФ	на входе, если далеко от фильтра	1
C2	2,2 мкФ	на выходе	1