Mik azok a feszültségszabályozók és hogyan működnek az elektronikában?
Feszültségszabályozók vegyen be egy bemeneti feszültséget, és hozzon létre egy szabályozott kimeneti feszültséget, függetlenül a bemeneti feszültségtől, akár rögzített feszültségszinten, akár állítható feszültségszinten. A kimeneti feszültség szintjének ezt az automatikus szabályozását különféle visszacsatolási technikák kezelik. Ezen technikák némelyike olyan egyszerű, mint a Zener-dióda. Mások összetett visszacsatolási topológiákat tartalmaznak, amelyek javítják a teljesítményt, a megbízhatóságot és a hatékonyságot, és további funkciókat adnak hozzá, például a kimeneti feszültséget a feszültségszabályozó bemeneti feszültsége fölé emelik.
A feszültségszabályozók sokaknál közös jellemzők áramkörök hogy állandó, stabil feszültséget kapjon az érzékeny elektronika.
Hogyan működnek a lineáris feszültségszabályozók
Rögzített feszültség fenntartása ismeretlen és potenciálisan zajos bemenettel visszacsatoló jelet igényel, hogy tisztázza, milyen beállításokat kell végrehajtani. A lineáris szabályozók a
Mivel a tranzisztor ellenállásként viselkedik, energiát pazarol azáltal, hogy hővé alakítja – gyakran sok hővé. Mivel a hővé alakított teljes teljesítmény egyenlő a bemeneti feszültség és a közötti feszültségeséssel A kimeneti feszültség szorzata a betáplált áramerősséggel, a disszipált teljesítmény gyakran nagyon magas lehet, jót kíván hűtőbordák.
A lineáris szabályozó alternatív formája a söntszabályozó, mint például a zener dióda. Ahelyett, hogy változó soros ellenállásként működne, mint a tipikus lineáris szabályozó, a söntszabályozó egy utat biztosít a földhöz a túlfeszültség (és az áram) átáramlásához. Az ilyen típusú szabályozó gyakran kevésbé hatékony, mint egy tipikus soros lineáris szabályozó. Csak akkor praktikus, ha kevés áramra van szükség.
Hogyan működnek a kapcsolási feszültségszabályozók
A kapcsolási feszültségszabályozó más elven működik, mint a lineáris feszültségszabályozó. Ahelyett, hogy feszültség- vagy áramnyelőként működne, hogy állandó kimenetet biztosítson, a kapcsolási szabályozó tárolja energiát egy meghatározott szinten, és visszacsatolást használ annak biztosítására, hogy a töltési szint minimális feszültség mellett maradjon fenn fodrozódás. Ez a technika lehetővé teszi, hogy a kapcsolási szabályozó hatékonyabb legyen, mint a lineáris szabályozó az a elforgatásával tranzisztor teljesen bekapcsolva (minimális ellenállással) csak akkor, ha az energiatároló áramkörnek kitörésre van szüksége energia. Ez a megközelítés a rendszerben elpazarolt teljes teljesítményt a tranzisztor ellenállására csökkenti a kapcsolás során átmenetek vezetőről (nagyon kis ellenállás) nem vezetőre (nagyon nagy ellenállás) és egyéb kis áramköri veszteségek.
Minél gyorsabban kapcsol egy kapcsolószabályozó, annál kisebb energiatároló kapacitásra van szüksége a kívánt kimeneti feszültség fenntartásához, ami azt jelenti, hogy kisebb alkatrészek is használhatók. A gyorsabb kapcsolás költsége azonban a hatékonyság csökkenését jelenti, mivel több időt fordítanak a vezető és a nem vezető állapotok közötti átmenetre. Az ellenállásos fűtés több energiát veszít.
A gyorsabb kapcsolás másik mellékhatása a kapcsolási szabályozó által keltett elektronikus zaj növekedése. Különböző kapcsolási technikák alkalmazásával a kapcsolási szabályozó:
- Csökkentse a bemeneti feszültséget (buck topológia).
- Növelje a feszültséget (boost topológia).
- Mindkettő csökkenti vagy növeli a feszültséget (buck-boost), ha szükséges a kívánt kimeneti feszültség fenntartásához.
Ez a rugalmasság a kapcsolószabályozókat nagyszerű választássá teszi számos akkumulátoros alkalmazáshoz, mert a kapcsolási szabályozó megnövelheti vagy megnövelheti az akkumulátor bemeneti feszültségét, mint az akkumulátor kisülések.