Paskaidrojums par trim dažādiem sprieguma regulatoru veidiem
Ja ir vajadzīgs vienmērīgs, uzticams spriegums , strāvas regulatori ir pārejas komponents. Viņi ņem ieejas spriegumu un izveido regulētu izejas spriegumu neatkarīgi no ieejas sprieguma vai nu fiksētā sprieguma līmenī, vai regulējamā sprieguma līmenī (izvēloties pareizos ārējos komponentus).
Šo automātisko izejas sprieguma līmeņa regulēšanu apstrādā ar dažādām atgriezeniskās saites metodēm, daži ir tik vienkārši kā Zener diode, savukārt citi ietver sarežģītas atgriezeniskās saites topoloģijas, kas var uzlabot veiktspēju, uzticamību, efektivitāti un pievienot citas funkcijas, piemēram, palielināt izejas spriegumu virs ieejas sprieguma sprieguma regulators.
Sprieguma regulatoru veidi
Ir vairāki sprieguma regulatoru veidi, sākot no ļoti lētas vai ļoti efektīvas. Vislabāk pieejamais un bieži vienkāršākais sprieguma regulatora veids ir lineārie sprieguma regulētāji.
Lineārajiem regulatoriem ir pāris veidi, tie ir ļoti kompakti un bieži izmanto zemsprieguma, zemas jaudas sistēmas.
Pārslēgšanas regulatori ir daudz efektīvāki nekā lineārie sprieguma regulatori, taču tie ir grūtāk strādājam un dārgāki.
Lineārie regulatori
Viens no visvienkāršākajiem veidiem, kā regulēt spriegumu un nodrošināt stabilu elektronikas spriegumu, ir izmantot standarta trīspunktu lineāro sprieguma regulatoru, piemēram, LM7805, kas nodrošina 5 voltu 1 amp izeju ar ieejas spriegumu līdz 36 voltiem ( atkarībā no modeļa).
Lineārie regulatori darbojas, pielāgojot regulatora efektīvo sērijas izturību, pamatojoties uz atgriezeniskās saites spriegumu, būtībā kļūstot par sprieguma dalītāju ķēdi. Tas ļauj regulatoram izvadīt efektīvu pastāvīgo spriegumu, neatkarīgi no tā, kāda pašreizējā slodze ir uz tā, līdz tā pašreizējai jaudai.
Viens no lielākajiem lineārajiem sprieguma regulatoriem ir lielais sprieguma regulatora sprieguma kritums, kas ir 2,0 volti standarta LM7805 lineārā sprieguma regulatorā. Tas nozīmē, ka, lai iegūtu stabilu 5 voltu izeju, nepieciešama vismaz 7 voltu ieeja. Šis sprieguma kritums spēlē lielu lomu jaudā, ko izkliedē lineārais regulators, kam vajadzētu izkliedēt vismaz 2 vati, ja tas piegādā 1 amp piepūli (2 voltu sprieguma kritums pa 1 amp).
Jo jaudas izkliede kļūst vēl sliktāka, jo lielāka atšķirība starp ieejas un izejas spriegumu. Piemēram, ja 7 voltu avots, kas regulēts līdz 5 voltiem un piegādā 1 ampēru, ar lineārā regulatora palīdzību izkliedē 2 vatus, 10 voltu avots, kas regulēts līdz 5 voltiem un nodrošina tādu pašu strāvu, izkliedēs 5 vatus, padarot regulatoru par 50% efektīvu .
Pārslēgšanas regulatori
Lineārie regulatori ir lieliski risinājumi mazjaudas, zemas izmaksas gadījumiem, kad sprieguma starpība starp ieeju un izeju ir zema un nav nepieciešama liela jauda. Lielākais lineārajiem regulatoriem uz leju ir tas, ka tie ir ļoti neefektīvi, un tas nozīmē, ka mainās regulatori.
Ja ir vajadzīga augsta efektivitāte vai tiek gaidīts plašs ieejas sprieguma diapazons, ieskaitot ieejas spriegumus zem vēlamā izejas sprieguma, labākais risinājums ir komutācijas regulators. Komutācijas sprieguma regulatoriem enerģijas efektivitāte ir 85% vai augstāka, salīdzinājumā ar lineāro sprieguma regulatoru efektivitāti, kas bieži ir zem 50%.
Komutācijas regulatori parasti pieprasa papildu komponentus virs lineāriem regulatoriem, un komponentu vērtības daudz vairāk ietekmē pārslēgšanas regulatoru vispārējo darbību nekā lineārie regulatori.
Sakarā ar elektronisko troksni, ko regulators var radīt, pastāvīgi ir vairāk problēmu saistībā ar strāvas pārveidošanas regulatoru izmantošanu, neapdraudot pārējās ķēdes darbību vai darbību.
Zenerdiodes
Viens no vienkāršākajiem veidiem, kā regulēt spriegumu, ir ar Zener diode. Lai gan lineārais regulators ir diezgan pamatkomponents, kurā ir nepieciešami daži papildu komponenti, kas nepieciešami darbam, un ļoti maz dizaina sarežģītības, Zener diode var nodrošināt adekvātu sprieguma regulēšanu dažos gadījumos ar tikai vienu komponentu.
Tā kā Zenera diode izstaro visu papildu spriegumu virs tā sprieguma sliekšņa uz zemi, to var izmantot kā ļoti vienkāršu sprieguma regulatoru, ar kuru izejas spriegums tiek izvilkts starp Zener diode vadiem.
Diemžēl Zeners bieži ir ļoti ierobežotas spējas apstrādāt jaudu, kas ierobežo tos, kur tos var izmantot kā sprieguma regulētājus tikai ļoti mazu enerģijas patēriņu. Šādā veidā, izmantojot Zener diodes, vislabāk ir ierobežot pieejamo jaudu, kas var plūst caur Zener, stratēģiski izvēloties pareizi izmēru rezistoru.