LM723: регулируемый стабилизатор напряжения — полное руководство по схемотехнике

Фиксированные стабилизаторы (7805, 7812, 7824) удобны, но негибки. LM723 / LM723C — классический регулируемый контроллер стабилизатора (1977 г., до сих пор в производстве), позволяющий построить стабилизатор 2–37 В до 10 А (с внешним транзистором) с точной настройкой, защитой по току, компенсацией температуры. Аналог: LM317 (проще, 1,5 А без внешнего транзистора).

Что такое LM723?

Классический регулируемый стабилизатор LM723

LM723 — PWM/линейный контроллер стабилизатора в корпусе DIP-14/SOIC-14. Работает как серия/шунт/плавающий/отрицательный стабилизатор. LM723C — коммерческий диапазон 0…+70 °C (vs -55…+150 °C у LM723). Внутренне: опорный источник 7 В (Зенер + буфер), ОУ ошибки, драйвер последовательного транзистора, ограничитель тока, компенсация частоты.

Распиновка LM723 (DIP-14)

Пин	Имя	Функция
1	NC	Не подключен
2	CURRENT LIMIT	Вход ограничения тока (сенсор шунта)
3	CURRENT SENSE	Вход фолдбэк/доп. ограничения
4	INVERTING INPUT	Инвертирующий вход ОУ ошибки (обратная связь)
5	NON-INVERTING INPUT	Неинвертирующий вход ОУ (опорное напряжение)
6	VREF	Выход опорного напряжения ~7 В (до 15 мА)
7	-VCC / V-	Отрицательное питание / земля
8	NC	Не подключен
9	VZ	Вход для отрицательных стабилизаторов (к V-)
10	VOUT	Выход драйвера (эмиттер последовательного транзистора)
11	VC	Коллектор последовательного транзистора (питание нагрузки)
12	V+	Положительное питание (до 40 В)
13	FREQ COMP	Компенсация частоты (C ~100 пФ к GND)
14	NC	Не подключен

Характеристики LM723

Особенности

• Топологии: последовательный, шунтовый, плавающий, отрицательный, коммутирующий (switching).
• Ток нагрузки: 150 мА (внутренний транзистор) до 10 А+ (внешний NPN/PNP/MOSFET).
• Входное напряжение: до 40 В (импульсно 50 В).
• Выходное напряжение: 2–37 В (регулируется).
• Линейная регулировка: 0,01% V_out.
• Нагрузочная регулировка: 0,03% V_out.
• Подавление пульсаций: 74 дБ.
• Опорное напряжение: 7,15 В ±5% (TC 0,003%/°C).
• Температура: -55…+150 °C (LM723), 0…+70 °C (LM723C).

Пример коммутирующего стабилизатора на LM723

Внутренняя блок-схема и принцип работы

Внутренняя структура LM723

Опорный блок (Reference Generator)

Зенер-диод работает в стабильном режиме (ток ~1 мА). Буферный усилитель на выводе VREF (пин 6) выдает стабильные 7 В с низким выходным сопротивлением. Ток до 15 мА для внешних делителей.

Блок усилителя ошибки (Error Amplifier)

Схема усилителя ошибки с последовательным транзистором

Дифференциальный усилитель сравнивает:

• Неинвертирующий вход (пин 5) — опорное напряжение (с делителя VREF).
• Инвертирующий вход (пин 4) — доля выходного напряжения (делитель R1/R2).

Разность усиливается → управляет базой последовательного транзистора Q1 (внутренний или внешний через VOUT/VC). Ток коллектора Q1 → нагрузка. Обратная связь стабилизирует выход.

Важно: нет внутренней связи между пинами 4, 5, 6, 10 — все связи внешние, задают архитектуру.

Принцип работы схемы

1. Питание 9–30 В на V+ (пин 12). На VREF (6) получаем 7 В.
2. Делитель (потенциометр RV1 + R2) с VREF задает опорное на пине 5.
3. Делитель R3/R4 с выхода (VOUT) дает обратную связь на пин 4.
4. Если V(5) > V(4) → ОУ открывает Q1 сильнее → Vout растет.
5. Равновесие: V(4) = V(5) → Vout = Vref × (1 + R3/R4).

Формула выходного напряжения (по правилу делителя):

V_out = V_ref × (R2 / (RV1 + R2)) (при схеме с RV1 как нижнее плечо)

Стандартная схема: V_out = V_ref × (1 + R_upper / R_lower)

Проектирование схемы на LM723 (регулируемый 2,6–24 В, до 3–5 А)

Приложенная схема регулируемого стабилизатора на LM723

Компоненты и пошаговая работа

• Вход: трансформатор 24–30 В AC → диодный мост 1N5402 (3 А) → пульсирующее DC.
• C1, C2 (электролиты 1000–4700 мкФ) — сглаживание пульсаций.
• Красный LED + резистор — индикатор наличия входного напряжения.
• LM723 питается от сглаженного DC (пин 12, пин 7 — GND).
• Потенциометр 10 кОм (RV1) + фикс. резистор задают уставку на пине 5.
• Внешний мощный NPN транзистор TIP3055 (или 2N3055, MJE3055, TIP35) в TO-220/TO-3 на радиаторе — последовательный пропускной элемент. Коллектор → пин 11 (VC), эмиттер → пин 10 (VOUT) → нагрузка.
• Шунт тока (0,1–0,33 Ом, 3–5 Вт) в цепи эмиттера → пины 2, 3 (ограничение тока / фолдбэк).
• Конденсатор 100 пФ пин 13 — GND (компенсация частоты).

Расчет ключевых элементов

• Уставка напряжения: R_upper / R_lower = (V_out/V_ref) - 1. Для 24 В: (24/7,15)-1 ≈ 2,35. R_upper=2,2 кОм, R_lower=1 кОм (потенциометр 5 кОм для регулировки).
• Ограничение тока: R_shunt = 0,65 В / I_lim. Для 3 А → 0,22 Ом / 2 Вт. Фолдбэк: дополнительный делитель на пине 3 снижает I_lim при КЗ.
• Рассеиваемая мощность транзистора: P_d = (V_in - V_out) × I_load. При 30 В входе, 5 В выходе, 3 А → 75 Вт! Нужен массивный радиатор (R_th < 1,5 К/Вт).

Преимущества и недостатки LM723

Преимущества

• Гибкость: любая топология, любой Vout/Iout (с внешними ключами).
• Низкий шум при правильной компенсации.
• Широкий диапазон питания (до 40 В).
• Встроенная точная опора 7 В.
• Гибкая компенсация частоты (стабильность при емкостных нагрузках).
• Мультифункциональность: стабилизатор, контроллер заряда, термостат, источник тока.
• Дешево, есть везде, проверено десятилетиями.

Недостатки

• Сложность: требует 10–15 внешних компонентов, понимание ОУ, обратной связи, компенсации.
• Нет точного токоограничения (нет точного датчика тока, только V_BE шунта ~0,65 В).
• Умеренный КУ ошибки (~70–80 дБ), низкий ток смещения входа ОУ (но выше у современных).
• Минимальное Vout ~2 В, падение (dropout) ~3 В (Vin - Vout > 3 В).
• Чувствительность токоограничения к перегрузке/температуре транзистора.
• Для коммутирующих режимов — сложная расчетная методология (не PWM контроллер).

Заключение

LM723 — «швейцарский нож» линейной стабилизации. Идеален для лабораторных БП (0–30 В, 0–5 А), зарядных устройств с токо/напряж. профилем, специфических напряжений (нестандартных), систем с внешним параллельным/последовательным транзистором. Для простых задач (фикс. 5/12/24 В) — 78xx/LM317 проще. Для высокого КПД — SMPS контроллеры (UC3844, TL494, современные synchronous buck). LM723 остается учебным классическим примером обратной связи по напряжению и току.

Нужна помощь с расчетом схемы на LM723, выбором внешнего транзистора, радиатором или переходом на SMPS? Обращайтесь — проектируем БП любой сложности.