A három különböző típusú feszültségszabályozó magyarázata
Ha állandó, megbízható feszültségre van szükség, a feszültségszabályozók a go-to komponensek. A bemeneti feszültséget és a szabályozott kimeneti feszültséget a rögzített feszültségszinttől vagy az állítható feszültségszinttől függetlenül (a megfelelő külső komponensek kiválasztásával) hozza létre.
A kimeneti feszültségszint automatikus szabályozását különböző visszacsatolási technikák kezelik, amelyek közül néhány olyan egyszerű, mint a Zener dióda, míg mások olyan komplex visszacsatoló topológiákat tartalmaznak, amelyek javíthatják a teljesítményt, a megbízhatóságot, a hatékonyságot, és olyan egyéb jellemzőket is hozzáadhatnak, mint például a kimeneti feszültség növelése a bemeneti feszültség felett a feszültségszabályozó.
Típusú feszültségszabályozók
Számos feszültségszabályozó létezik, amelyek nagyon kedvezőek és nagyon hatékonyak. A legolcsóbb és gyakran legegyszerűbb feszültségszabályozó a lineáris feszültségszabályozók.
A lineáris szabályozók többféle típusból jönnek, nagyon kompakt méretűek, és gyakran alacsony feszültségű, kis teljesítményű rendszerekben használatosak.
A kapcsolószabályozók sokkal hatékonyabbak, mint a lineáris feszültségszabályozók, de nehezebb dolgozni és drágább.
Lineáris szabályozók
Az egyik legegyszerűbb módja a feszültség szabályozására és az elektronika stabil feszültségének biztosítására egy szabványos 3 pólusú lineáris feszültségszabályozó, például az LM7805, amely 5 voltos 1 amp kimenetet biztosít, 36 voltos bemeneti feszültséggel ( a modelltől függően).
A lineáris szabályozók a szabályozó tényleges soros ellenállásának a visszacsatolási feszültség alapján történő beállításával dolgoznak, lényegében feszültségelosztó áramkörként. Ez lehetővé teszi a szabályozó effektív állandó feszültségét, függetlenül attól, hogy az aktuális terhelés mennyire van rá, a jelenlegi kapacitásig.
A lineáris feszültségszabályozók egyik legnagyobb hátránya a nagy feszültségcsökkenés a feszültségszabályozón, amely 2,0 Volt a hagyományos LM7805 lineáris feszültségszabályozóval szemben. Ez azt jelenti, hogy a stabil 5 voltos kimenet eléréséhez legalább 7 voltos bemenetre van szükség. Ez a feszültségcsökkenés nagy szerepet játszik a lineáris szabályozó által eloszlatott hatalomban, amely legalább 2 wattot kell eloszlatnia, ha 1 amp terhelést (2 voltos feszültségcsökkenési idő 1 amp) ad.
A teljesítményeloszlás rosszabb, annál nagyobb a különbség a bemeneti és a kimeneti feszültség között. Így például, ha egy 5 voltos, 1 amp áramot szabályozó 7 voltos feszültség 2 watt disszipálja a lineáris szabályozón keresztül, egy 10 voltos, 5 voltos áramforrással szabályozott 10 voltos áram 5 watt disszipál, így a szabályozó 50% -kal hatékonyabbá válik .
Kapcsolószabályozók
A lineáris szabályozók nagyszerű megoldásokat kínálnak alacsony teljesítményű, alacsony költségű alkalmazások esetén, ahol a bemenet és a kimenet közötti feszültségkülönbség alacsony, és nem igényel sok energiát. A lineáris szabályozók számára a legnagyobb lefelé mutató tényező az, hogy nagyon hatékonyak, ezért a kapcsolószabályozók jönnek létre.
Ha nagy hatékonyságra van szükség, vagy a bemeneti feszültség széles tartománya várható, beleértve a bemeneti feszültségeket a kívánt kimeneti feszültség alatt, a kapcsolószabályozó a legjobb választás. A kapcsolófeszültség-szabályozók 85% -os vagy jobb teljesítményhatékonysággal rendelkeznek, mint a lineáris feszültségszabályozó hatékonysága, amelyek gyakran 50% alatt vannak.
A kapcsolószabályozók általában extra komponenseket igényelnek a lineáris szabályozók fölött, és az összetevők értékei sokkal nagyobb hatást gyakorolnak a kapcsolószabályozók általános teljesítményére, mint a lineáris szabályozók.
A kapcsolókészülékek hatékony kihasználása is nagyobb kihívásokkal jár, anélkül, hogy veszélyeztetné a többi áramkör teljesítményét vagy viselkedését a szabályozó által okozott elektronikus zaj miatt.
Zener diódák
A feszültség szabályozásának egyik legegyszerűbb módja Zener dióda. Bár a lineáris szabályozó egy nagyon egyszerű alapkomponens, kevés extra komponenssel és nagyon kevés tervezési komplexitással, a Zener dióda bizonyos esetekben csak egy komponenssel képes megfelelő feszültségszabályozást biztosítani.
Mivel a Zener dióda az összes lefutó feszültség küszöbértéke fölött van, a feszültségszabályozó egy nagyon egyszerű feszültségszabályozó, és a zener dióda vezetékein keresztül húzott kimeneti feszültség.
Sajnos a Zenersek gyakran nagyon korlátozottak a képességükben, hogy képesek legyenek kezelni a hatalmat, amely korlátozza azokat, ahol csak feszültségszabályozóként használhatók a nagyon alacsony energiaigényű alkalmazásokhoz. Ha a Zener diódákat ilyen módon használja, a legjobb megoldás a rendelkezésre álló teljesítmény, amely a Zeneren keresztül áramlik át, megfelelő méretű ellenállás stratégiai kiválasztásával.