Pinout del regulador de voltaje LM7805, funcionamiento y equivalente

Regulador de voltaje LM7805 de 5 V: cómo funciona

En el mundo de la electrónica, mantener una fuente de alimentación estable es esencial para garantizar la fiabilidad y la longevidad de los circuitos electrónicos. Aquí es donde los reguladores de voltaje como el LM7805 se vuelven cruciales. Tanto si se construye un controlador LED básico como una aplicación basada en microcontroladores, el LM7805 es uno de los componentes más fiables y utilizados para proporcionar una salida constante de 5 V.

En esta guía completa, explicaremos la distribución de pines del LM7805, su funcionamiento, especificaciones, su uso en circuitos de alimentación Arduino y mucho más. Descubra por qué este componente se considera el mejor regulador de voltaje lineal de 5 V, tanto para principiantes como para profesionales.

¿Qué es el regulador de voltaje LM7805?

El LM7805 es un regulador de voltaje lineal de 5 V de la serie 78xx. Convierte un voltaje de entrada alto sin regular en una salida fija de +5 V. Como regulador de voltaje positivo, garantiza el funcionamiento estable de la fuente de alimentación. El "05" indica una salida de 5 voltios.

Este componente es ampliamente utilizado en proyectos electrónicos, circuitos Arduino y sistemas integrados debido a su simplicidad y confiabilidad.

Características del LM7805

El LM7805 es conocido por su facilidad de uso, asequibilidad y funciones de protección integradas.

Voltaje de salida: Fijo +5 V ±2%

Rango de voltaje de entrada:7 V a 35 V (recomendado: 9 V–12 V)

Corriente máxima de salida:1,5 A (con disipación de calor adecuada)

Voltaje de caída:~2 V

Protecciones internas:

1. Apagado térmico

2. Protección contra cortocircuitos

3. Protección contra sobrecorriente

Para mejorar la estabilidad, coloque un condensador de 0,33 µF en la entrada y un condensador de 0,1 µF en la salida, cerca de los pines del regulador.

Distribución de pines del LM7805 (paquete TO-220)

Es fundamental comprender la distribución de pines del LM7805 antes de integrarlo en un circuito. El encapsulado más común es el TO-220, aunque también está disponible en encapsulados TO-92 (para aplicaciones de baja corriente) y SOT-223 de montaje superficial.

A continuación se muestra la configuración de pines para el paquete TO-220:

Número PIN	Nombre	Descripción
1	Aporte	Entrada de voltaje (7 V a 35 V)
2	Tierra	Tierra (referencia de 0 V)
3	Producción	Salida regulada de +5 V

Para garantizar la estabilidad, se recomienda conectar un condensador de 0,33µF en la entrada y un condensador de 0,1µF en la salida, colocándolos lo más cerca posible de los pines del LM7805.

¿Cómo funciona el regulador de voltaje LM7805?

Para utilizar eficazmente el regulador de voltaje LM7805, es importante comprender su funcionamiento. Como regulador lineal, el LM7805 reduce el exceso de voltaje de entrada mediante la disipación de calor, manteniendo una salida constante de +5 V.

Su circuito interno está diseñado para manejar variaciones tanto en el voltaje de entrada como en las condiciones de carga, garantizando una salida estable. Esto hace que el LM7805 sea ideal para alimentar dispositivos electrónicos sensibles como microcontroladores, sensores y módulos de comunicación.

Principio de funcionamiento

El funcionamiento principal del LM7805 implica un transistor de paso en serie, una referencia de tensión y un amplificador de error. El proceso se desarrolla así:

Referencia de voltaje:

El LM7805 contiene una referencia interna de 5 V, que sirve como voltaje objetivo para la salida.

Amplificador de error:

El amplificador de error compara la tensión de salida con esta referencia. Si la salida es demasiado baja, el amplificador aumenta la conducción del transistor de paso, lo que eleva la tensión. Si la salida supera el valor deseado, la conducción se reduce.

Transistor de paso en serie:

Actuando como una resistencia variable, el transistor de paso controla el flujo de corriente desde la entrada a la salida, ajustándose en tiempo real para mantener una salida constante de 5 V.

Bucle de retroalimentación:

Este sistema de circuito cerrado se ajusta continuamente para mantener una salida estable, incluso si cambian el voltaje de entrada o las condiciones de carga.

Disipación de calor:

La diferencia entre el voltaje de entrada y el de salida se disipa en forma de calor. Por ejemplo, al convertir 12 V a 5 V con una carga de 1 A, se obtiene lo siguiente:

Potencia disipada = (V_en−V_afuera) × yo_carga = (12 V – 5 V) × 1 A = 7 W

Este diseño garantiza que el LM7805 sea ideal para fuentes de alimentación de 5 V reguladas, con bajo nivel de ruido y baja ondulación, especialmente en circuitos analógicos y digitales que no pueden tolerar la inestabilidad de la energía.

Ejemplo de circuito LM7805

Aquí hay un circuito regulador de voltaje LM7805 simple y de uso común, perfecto para proporcionar una salida estable de 5 V CC a componentes digitales como microcontroladores, sensores o circuitos integrados lógicos.

Descripción del circuito:

Este ejemplo demuestra cómo conectar correctamente el LM7805 para proporcionar una salida limpia de +5 V:

Voltaje de entrada (Vin):

El circuito requiere un voltaje de CC no regulado, generalmente entre 7 V y 25 V. El LM7805 necesita al menos 2 V más que su salida (es decir, el voltaje de caída), por lo que una fuente de alimentación de 9 V o 12 V es ideal.

Condensador de entrada (0,33 µF):

Este capacitor filtra el ruido de alta frecuencia del voltaje de entrada y debe colocarse lo más cerca posible del pin de entrada del LM7805 para obtener la máxima efectividad.

Regulador LM7805:

El propio LM7805 regula el voltaje y garantiza una salida estable de 5 V.

Tierra (GND):

Conecte todas las conexiones a tierra (capacitor de entrada, capacitor de salida y pin 2 del LM7805) a una referencia común.

Condensador de salida (0,1 µF):

Este condensador ayuda a mantener la estabilidad de salida, especialmente bajo cargas variables, y minimiza los picos de voltaje y el ruido de alta frecuencia.

Voltaje de salida:

El lado derecho del circuito entregará una salida limpia de +5 V, que es ideal para alimentar circuitos lógicos de 5 V, sensores o incluso una placa Arduino.

Notas clave:

1. Mantenga siempre los condensadores cerca de los pines LM7805 para evitar ruidos no deseados o inestabilidad.

2. Este circuito puede manejar hasta 1 A (o más con una disipación de calor adecuada), lo que lo hace adecuado para aplicaciones de corriente media.

3. Para mayor protección, considere agregar un diodo de polaridad inversa y un capacitor más grande si el voltaje de entrada es inestable.

Aplicaciones del LM7805

El regulador de voltaje LM7805 se utiliza ampliamente en electrónica para proporcionar una salida estable de 5 V. Algunas aplicaciones comunes incluyen:

Fuente de alimentación del microcontrolador:

Alimenta microcontroladores de 5 V como Arduino, ATmega y STM32.

Proyectos Arduino:

Regula entradas de 9 V/12 V a 5 V para un funcionamiento confiable de configuraciones personalizadas de Arduino.

Módulos de sensores:

Proporciona alimentación de 5 V para sensores como IR, ultrasónicos y LM35.

Robótica y sistemas integrados

Suministra voltaje lógico para controladores de motores, módulos Bluetooth/WiFi y circuitos de control.

Dispositivos alimentados por batería:

Convierte los voltajes de la batería (por ejemplo, 7,4 V, 9 V) a 5 V para un funcionamiento seguro.

Fuentes de alimentación DIY:

Se utiliza en fuentes de alimentación de banco simples de 5 V para pruebas de circuitos.

Electrónica de consumo:

Se encuentra en dispositivos como radios y reproductores de DVD para alimentar secciones lógicas de 5 V.

Arduino LM7805

¿Puede LM7805 alimentar Arduino?

Sí, el LM7805 es una excelente opción para alimentar muchas placas Arduino (por ejemplo, Uno, Nano, Mega), que funcionan a 5 V.

Cómo conectarse:

Aporte:Proporcione una batería de 9 V–12 V o un adaptador a LM7805.

Producción:Conecte el pin 5V del LM7805 al pin 5V de Arduino.

Tierra:Asegure una conexión a tierra común entre el LM7805 y Arduino.

Consejos para utilizar LM7805 con Arduino:

1. Siempre agregue capacitores cerca de la entrada y la salida para evitar picos de voltaje y ruido.

2. Considere usar un disipador de calor si su circuito consume más de 300–500 mA.

3. Evite conflictos con el USB: nunca conecte el USB del Arduino mientras esté alimentado a través del pin 5V del LM7805.

4. Pruebe la salida con un multímetro antes de conectarlo al Arduino.

Proyectos comunes de Arduino con LM7805:

1. Proyectos portátiles de Arduino con baterías de 9V

2. Estaciones meteorológicas Arduino alimentadas por energía solar

3. Circuitos controladores de motor con fuente de alimentación independiente

4. Nodos sensores y dispositivos IoT con alimentación regulada de 5 V

5. Kits de robótica que utilizan alimentación externa para servos y placas lógicas

Equivalentes y reemplazos del LM7805

Si el LM7805 no está disponible o no es adecuado, puede utilizar las siguientes alternativas:

Equivalentes lineales:

Imagen	Modelo	Voltaje de salida	Eficiencia	Compatible con pines	Paquete	Diferencias notables
	LM7805	5 V	40–60%	Sí	TO-220	Regulador lineal estándar, ampliamente utilizado.
	KA7805	5 V	40–60%	Sí	TO-220	Funcionalmente idéntico, fabricante diferente
	MC7805	5 V	40–60%	Sí	TO-220	Mismas especificaciones que LM7805, marca ON Semiconductor
	L78S05CV	5 V	40–60%	Sí	TO-220	Mayor capacidad de corriente (hasta 2 A)
	UA7805	5 V	40–60%	Sí	TO-220	Versión anterior, diseño heredado

Reemplazos de conmutación (mayor eficiencia):

Imagen	Modelo	Voltaje de salida	Eficiencia	Paquete	Diferencias notables
	LM2596-5.0	5 V (fijo)	70–85%	TO-220 / Módulo	Alta eficiencia, requiere componentes externos
	MP1584ES	Ajustable	75–90%	SOT-23-5	Regulador de conmutación SMD ultracompacto
	XL4015	Ajustable	75–90%	Módulo	Admite mayor corriente (hasta 5 A), formato módulo.
	R-78E5.0	5 V (fijo)	85–96%	SIP-3	Reemplazo de conmutación directa para LM7805
	TSR 1-2450	5 V (fijo)	85–94%	SIP-3	Módulo SIP compacto, alta eficiencia, no necesita disipador de calor

Los reguladores de conmutación ofrecen una mejor eficiencia pero pueden introducir ondulación, lo que los hace ideales para aplicaciones sensibles a la energía, como dispositivos alimentados por batería.

Paquete LM7805 (paquete TO-220)

El LM7805 está comúnmente disponible en el paquete TO-220, que es adecuado para componentes de potencia debido a su diseño robusto y disipación de calor efectiva.

Disipación de calor:

La pestaña metálica del pin 2 actúa como disipador de calor, lo que permite que el LM7805 disipe el exceso de calor, esencial para corrientes más altas (hasta 1 A).

Rendimiento térmico:

Gestión térmica eficiente, garantizando un funcionamiento seguro bajo carga.

Dimensiones

El paquete TO-220 normalmente tiene las siguientes dimensiones:

Longitud: 10,2 mm

Ancho: 4,5 mm

Altura: 15,4 mm (con la pestaña metálica para disipar el calor)

Esto hace que el paquete TO-220 sea versátil, adecuado tanto para diseños de orificio pasante como para algunos de montaje en superficie con adaptadores específicos.

Conclusión

Si bien el LM7805 presenta limitaciones en cuanto a disipación de calor y eficiencia, sigue siendo una opción ideal para proyectos económicos, a pequeña escala o para principiantes. Para aplicaciones de alta eficiencia, se pueden considerar reguladores de conmutación, pero en cuanto a simplicidad, confiabilidad y facilidad de uso, el LM7805 sigue siendo difícil de superar.

Ya sea que esté trabajando en proyectos Arduino, alimentando sensores o integrando LED, el LM7805 proporciona una solución estable y práctica para garantizar que sus componentes obtengan los 5 V que necesitan.