Pojasnilo treh različnih tipov regulatorjev napetosti
Kadar je potrebna stabilna, zanesljiva napetost , so regulatorji napetosti komponenta, ki je vklopljena. Vzamejo vhodno napetost in ustvarjajo regulirano izhodno napetost ne glede na vhodno napetost na fiksni ravni napetosti ali nastavljivem nivoju napetosti (z izbiro prave zunanje komponente).
To avtomatsko regulacijo ravni izhodne napetosti obdelujejo različne povratne tehnike, nekatere preproste kot Zenerove diode, druge pa vsebujejo kompleksne povratne topologije, ki lahko izboljšajo zmogljivost, zanesljivost, učinkovitost in dodajo druge funkcije, kot je povečanje izhodne napetosti nad vhodno napetostjo regulator napetosti.
Vrste regulatorjev napetosti
Obstajajo številne vrste regulatorjev napetosti, ki segajo od zelo ugodnega do zelo učinkovitega. Najbolj dostopni in pogosto najlažji tip regulatorja napetosti za uporabo so linearni regulatorji napetosti.
Linearni regulatorji pridejo v nekaj vrstah, so zelo kompaktni in se pogosto uporabljajo v nizkonapetostnih sistemih z majhno močjo.
Preklopni regulatorji so veliko bolj učinkoviti od linearnih regulatorjev napetosti, vendar so težje delati in dražji.
Linearni regulatorji
Eden od najosnovnejših načinov regulacije napetosti in stabilne napetosti za elektroniko je uporaba standardnega 3-polnega linearnega regulatorja napetosti, kot je LM7805, ki omogoča izhod 5 amps 1 amp z vhodno napetostjo do 36 voltov ( odvisno od modela).
Linearni regulatorji delujejo tako, da prilagodijo efektivno serijsko upornost regulatorja na podlagi povratne napetosti, ki v bistvu postaja napetostni razdelilnik. To omogoča regulatorju izhodno efektivno konstantno napetost ne glede na to, kakšna je trenutna obremenitev na njej, do trenutne kapacitete.
Ena od velikih slabosti za linearne regulatorje napetosti je velik minimalni padec napetosti preko regulatorja napetosti, ki je na standardnem regulatorju napetosti LM7805 2,0 volta. To pomeni, da je za doseganje stabilnega izhoda 5 voltov potreben vsaj 7 voltov. Ta padec napetosti igra veliko vlogo pri moči, ki jo sproži linearni regulator, kar bi moralo disipirati najmanj 2 vati, če bi dalo 1 amp obremenitev (2-voltni padec časov 1 ampera).
Disipacija moči poslabša, večja je razlika med vhodno in izhodno napetostjo. Torej, na primer, medtem ko bi vir 7 voltov, ki je bil reguliran na 5 voltov in prinaša 1 amper, oddajal 2 vata preko linearnega regulatorja, bi vir 10 voltov, reguliran na 5 voltov, ki bi prinesel isti tok, izgubil 5 vatov, zaradi česar regulator le 50% .
Preklopni regulatorji
Linearni regulatorji so odlične rešitve za nizko porabo energije, nizkocenovne aplikacije, kjer je napetostna razlika med vhodom in izhodom majhna in ni potrebna veliko moči. Največja dolžina linearnih regulatorjev je, da so zelo neučinkoviti, pri čemer pride do prehoda regulatorjev.
Če je potrebna visoka učinkovitost ali se pričakuje širok razpon vhodne napetosti, vključno z vhodnimi napetostmi, ki so nižje od želene izhodne napetosti, postane najboljša možnost regulator preklopa. Stikalni regulatorji napetosti imajo močno učinkovitost 85% ali boljšo v primerjavi z učinkovitostjo regulatorja linearnega napetosti, ki so pogosto pod 50%.
Preklopni regulatorji na splošno zahtevajo dodatne komponente nad linearnimi regulatorji, vrednosti komponent pa imajo veliko večji učinek na splošno delovanje regulatorjev preklapljanja kot linearni regulatorji.
Obstaja tudi več oblikovalskih izzivov pri učinkoviti uporabi regulatorjev preklapljanja, ne da bi pri tem ogrozili zmogljivost ali obnašanje preostalega vezja zaradi elektronskega hrupa, ki ga regulator lahko ustvari.
Zener diode
Eden od najpreprostejših načinov za regulacijo napetosti je Zenerjeva dioda. Medtem ko je linearni regulator precej osnovna komponenta z nekaj dodatnimi komponentami, ki so potrebne za delo in zelo majhno konstrukcijsko kompleksnost, lahko Zenerjeva dioda v nekaterih primerih zagotovi ustrezno napetostno regulacijo s samo eno komponento.
Ker Zener dioda shunts vse dodatne napetosti nad pragom napetosti napetosti na tla, se lahko uporablja kot zelo enostaven regulator napetosti z izhodno napetost potegnil čez žice zener diode.
Na žalost so Zeners pogosto zelo omejeni pri njihovi zmožnosti obvladovanja moči, ki omejuje, kje se lahko uporabljajo kot napetostni regulatorji samo za aplikacije z zelo nizko porabo energije. Če uporabljate Zenerove diode na ta način, je najbolje, da omejite razpoložljivo moč, ki lahko prehaja skozi Zener, tako da strateško izbere ustrezen velik upor.