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9V 배터리로 5V 만들기: 7805 전원 보드 제작Making 5V from a 9V Battery: Building a 7805 Power Board

7805 레귤레이터와 입출력 커패시터로 9V 배터리에서 5V 전원을 만드는 회로, 발열 계산, 역전압 보호 다이오드, 전원 표시 LED 배치를 설명합니다.A circuit that makes 5 V from a 9 V battery with a 7805 regulator and input/output capacitors, covering heat calculation, a reverse-polarity protection diode, and the power LED layout.

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  1. 7805의 특징
  2. 회로
  3. 발열 계산
  4. 배터리 사용 시간
  5. 만능기판 제작 요령
  6. 점검 순서
  7. 정리
Table of contents
  1. Features of the 7805
  2. The circuit
  3. Heat calculation
  4. Battery life
  5. Perfboard build tips
  6. Checking order
  7. Summary

74LS 계열 로직 IC, 555 타이머, 마이크로컨트롤러 보드는 5V 전원이 필요한데 건전지나 어댑터는 9V나 12V인 경우가 많습니다. 이때 가장 간단한 해결책이 3단자 레귤레이터 7805입니다. 입력이 7~25V 범위에서 변해도 출력을 5V로 일정하게 유지해 줍니다. 이 글에서는 9V 배터리와 어댑터에서 5V를 만드는 전원 보드의 회로, 부품, 발열 계산, 만능기판 제작 방법을 정리합니다.

7805의 특징

7805는 TO-220 패키지의 3핀 선형 레귤레이터입니다.

항목값(대략)
출력 전압5V (오차 약 ±4%)
입력 전압7V 이상(출력보다 약 2V 높아야 함) ~ 25V 권장, 절대 최대 35V
출력 전류최대 1A(방열판 필요)
핀1번 입력(IN), 2번 접지(GND), 3번 출력(OUT) — 글자면을 앞으로 보고 다리를 아래로 둔 순서

선형 레귤레이터는 입력과 출력의 전압 차이를 열로 버립니다. 구조가 단순해 잡음이 적지만 효율이 낮습니다. 입력이 9V이고 출력이 5V이면 효율이 약 55%(5÷9)입니다.

회로

7805INOUTGND9V +D11N4007C10.33µFC2100nFC3100µFRLED+5V9V − / GNDC3의 짧은 다리(−)는 GND 쪽 · R = 1kΩThe short leg (−) of C3 goes to GND · R = 1kΩ
입력 쪽 다이오드로 극성을 보호하고, 입출력에 커패시터를 달며, 출력에는 전원 표시 LED를 붙입니다.
부품값역할
D11N4007배터리를 거꾸로 연결해도 회로 보호(약 0.7V 손실)
C10.33µF (330nF)입력 안정화. 레귤레이터 가까이
C2100nF출력 고주파 안정화
C3100µF 전해출력 전압의 순간 변동 흡수
R + LED1kΩ + LED전원 표시. 전류 약 (5 − 2) ÷ 1k = 3mA

D1에서 전압이 약 0.7V 떨어지므로 레귤레이터 입력은 배터리 전압 − 0.7V가 됩니다. 9V 배터리가 소모되어 7.7V 아래로 내려가면 출력이 5V를 유지하지 못합니다.

발열 계산

레귤레이터가 내는 열은 다음과 같습니다.

P = (입력 전압 - 출력 전압) × 출력 전류
입력전류열 P판단
9V (D1 통과 후 약 8.3V)100mA약 0.33W방열판 없이 가능
9V300mA약 1.0W방열판 권장
12V (D1 통과 후 약 11.3V)100mA약 0.63W손으로 만지면 따뜻함
12V500mA약 3.2W방열판 필수, 효율 낮음

TO-220 패키지가 방열판 없이 낼 수 있는 열은 대략 1~1.5W 정도입니다(주변 온도 25°C 기준, 표면이 매우 뜨거워짐). 손으로 만졌을 때 뜨겁다면 열이 한계에 가까운 것이니 방열판을 달거나 입력 전압을 낮추세요.

배터리 사용 시간

9V 알칼라인 배터리의 용량은 보통 500mAh 안팎입니다. 100mA를 쓰면 5시간도 못 갑니다. 전류를 줄이거나, 전원 스위치를 달아 쓰지 않을 때 끄거나, AA 전지 여러 개를 쓰는 4.5V·6V 구성을 고려하세요. 실험 중에는 어댑터나 USB 5V 전원 보드가 편합니다.

만능기판 제작 요령

  1. 기판 한쪽 끝에 전원 입구를 만듭니다. 2핀 단자대나 배터리 클립을 납땜합니다.
  2. 7805는 기판에 세워 납땜하고 가능하면 방열판을 먼저 나사로 고정합니다. 7805 몸체의 금속판은 GND(2번)에 연결되어 있으니 주변 배선과 닿지 않게 하세요.
  3. 입력 커패시터 C1은 7805의 1번 핀과 2번 핀 가까이에, 출력 커패시터 C2·C3는 3번과 2번 핀 가까이에 답니다(전원 레일과 접지 설계).
  4. 전해 커패시터 C3의 극성은 +쪽이 출력(5V)입니다.
  5. 출력 5V를 기판 위쪽 레일로, GND를 아래쪽 레일로 연결합니다.
  6. 출력 레일 끝에 1kΩ + LED를 달아 전원 상태를 표시합니다.

점검 순서

회로에 IC를 꽂기 전에 전원 보드만 따로 점검하세요.

  1. 도통 시험으로 출력 5V 레일과 GND 사이가 이어져 있지 않은지 확인합니다.
  2. 배터리나 어댑터를 연결하고 멀티미터로 출력 전압을 잽니다. 4.8~5.2V이면 정상입니다.
  3. 입력 전압도 재서 D1을 거친 값이 7V 이상인지 확인합니다.
  4. 발열을 짧게 만져 확인합니다.
  5. 출력이 정상이면 전원을 끈 뒤 부하 회로를 연결합니다.
증상원인
출력이 0V배터리 극성 반대(D1이 막음), 연결 끊김
출력이 5V보다 낮음(3~4V)입력이 부족(7V 미만), 부하가 너무 큼
매우 뜨거움과전류, 쇼트, 입력 전압이 너무 높음
출력이 흔들림커패시터 누락 또는 불량, 접촉 불량
5V보다 높음7805가 아닌 다른 레귤레이터, 불량품

정리

7805는 입력 7~25V를 5V로 만들어 주지만 (입력 − 5V) × 전류만큼 열이 납니다. 입력에 보호 다이오드와 커패시터, 출력에 100nF과 100µF을 달고 발열을 계산해 방열판 필요 여부를 판단하세요. 이 5V 전원으로 74LS90 + 74LS47 + FND 숫자 카운터 같은 TTL 회로를 구동할 수 있습니다. 다이오드와 커패시터의 기초는 다이오드와 제너 다이오드, 커패시터 종류와 극성을 참고하세요.

74LS-family logic ICs, 555 timers, and microcontroller boards need a 5 V supply, but batteries and adapters are often 9 V or 12 V. The simplest solution is the 7805 three-terminal regulator. It holds the output at a steady 5 V even when the input varies over 7 to 25 V. This article covers the circuit, parts, heat calculation, and how to build a power board on perfboard that makes 5 V from a 9 V battery or adapter.

Features of the 7805

The 7805 is a 3-pin linear regulator in a TO-220 package.

ItemValue (approx.)
Output voltage5 V (about ±4% tolerance)
Input voltage7 V or more (about 2 V above the output) to 25 V recommended, absolute maximum 35 V
Output currentUp to 1 A (needs a heat sink)
PinsPin 1 input (IN), pin 2 ground (GND), pin 3 output (OUT), in order with the lettered face toward you and the leads down

A linear regulator throws away the difference between input and output voltage as heat. The structure is simple and has little noise, but efficiency is low. With a 9 V input and a 5 V output, efficiency is about 55% (5 ÷ 9).

The circuit

7805INOUTGND9V +D11N4007C10.33µFC2100nFC3100µFRLED+5V9V − / GNDC3의 짧은 다리(−)는 GND 쪽 · R = 1kΩThe short leg (−) of C3 goes to GND · R = 1kΩ
A diode on the input protects against reversed polarity, capacitors go on the input and output, and a power indicator LED is attached to the output.
PartValueRole
D11N4007Protects the circuit even if the battery is connected backwards (about 0.7 V loss)
C10.33 µF (330 nF)Input stabilization. Close to the regulator
C2100 nFHigh-frequency stabilization of the output
C3100 µF electrolyticAbsorbs momentary fluctuations of the output voltage
R + LED1 kΩ + LEDPower indicator. Current about (5 − 2) ÷ 1k = 3mA

About 0.7 V drops across D1, so the regulator input is battery voltage − 0.7 V. When the 9 V battery is used up and falls below 7.7 V, the output cannot hold 5 V.

Heat calculation

The heat the regulator gives off is as follows.

P = (input voltage - output voltage) × output current
InputCurrentHeat PJudgment
9 V (about 8.3 V after D1)100 mAabout 0.33 WPossible without a heat sink
9 V300 mAabout 1.0 WHeat sink recommended
12 V (about 11.3 V after D1)100 mAabout 0.63 WFeels warm to the touch
12 V500 mAabout 3.2 WHeat sink required, low efficiency

A TO-220 package can dissipate roughly 1 to 1.5 W without a heat sink (at 25°C ambient, with the surface getting very hot). If it is too hot to touch, the heat is near the limit, so attach a heat sink or lower the input voltage.

Battery life

The capacity of a 9 V alkaline battery is usually around 500 mAh. At 100 mA, it will not last even 5 hours. Reduce the current, add a power switch and turn it off when not in use, or consider a 4.5 V or 6 V arrangement with several AA cells. For experiments, an adapter or the USB 5V power board is more convenient.

Perfboard build tips

  1. Make the power entry at one end of the board. Solder a 2-pin terminal block or a battery clip.
  2. Solder the 7805 standing up on the board, and if possible fasten a heat sink with a screw first. The metal tab of the 7805 body is connected to GND (pin 2), so keep it from touching nearby wiring.
  3. Put the input capacitor C1 close to pins 1 and 2 of the 7805, and the output capacitors C2 and C3 close to pins 3 and 2 (Power Rails, Grounding, and Decoupling Capacitor Placement).
  4. The polarity of the electrolytic capacitor C3 has the + side on the output (5 V).
  5. Connect the 5 V output to the top rail of the board and GND to the bottom rail.
  6. Put a 1 kΩ + LED at the end of the output rail to show the power status.

Checking order

Check the power board on its own before plugging ICs into the circuit.

  1. With a continuity test, confirm that the 5 V output rail and GND are not connected.
  2. Connect the battery or adapter and measure the output voltage with a multimeter. 4.8 to 5.2 V is normal.
  3. Also measure the input voltage and confirm that the value after D1 is 7 V or more.
  4. Check the heat with a brief touch.
  5. If the output is normal, turn the power off and then connect the load circuit.
SymptomCause
Output is 0 VBattery reversed (D1 blocks it), connection broken
Output lower than 5 V (3–4 V)Not enough input (under 7 V), load too large
Very hotOvercurrent, short, input voltage too high
Output wobblesA missing or bad capacitor, bad contact
Higher than 5 VA regulator other than a 7805, a faulty part

Summary

The 7805 turns an input of 7 to 25 V into 5 V, but gives off heat of (input − 5 V) × current. Put a protection diode and capacitor on the input and 100 nF and 100 µF on the output, calculate the heat, and decide whether a heat sink is needed. With this 5 V supply you can run TTL circuits such as the 74LS90 + 74LS47 + FND digit counter. For the basics of diodes and capacitors, see How to Use Diodes and Zener Diodes and Capacitor Types and Polarity.

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