რა არის ძაბვის რეგულატორები და როგორ მუშაობენ ისინი ელექტრონიკაში?

ძაბვის რეგულატორები აიღეთ შეყვანის ძაბვა და შექმენით რეგულირებადი გამომავალი ძაბვა, მიუხედავად შეყვანის ძაბვისა ფიქსირებულ ან რეგულირებადი ძაბვის დონეზე. გამომავალი ძაბვის დონის ეს ავტომატური რეგულირება მუშავდება უკუკავშირის სხვადასხვა ტექნიკით. ზოგიერთი ეს ტექნიკა ისეთივე მარტივია, როგორც ზენერის დიოდი. სხვები მოიცავს კომპლექსურ უკუკავშირის ტოპოლოგიებს, რომლებიც აუმჯობესებენ შესრულებას, საიმედოობას და ეფექტურობას და ამატებენ სხვა ფუნქციებს, როგორიცაა გამომავალი ძაბვის გაზრდა შეყვანის ძაბვის ზემოთ ძაბვის რეგულატორში.

ძაბვის რეგულატორები საერთო მახასიათებელია ბევრში სქემები იმის უზრუნველსაყოფად, რომ მუდმივი, სტაბილური ძაბვა მიეწოდება მგრძნობიარე ელექტრონიკას.

როგორ მუშაობს ხაზოვანი ძაბვის რეგულატორები

ფიქსირებული ძაბვის შენარჩუნება უცნობი და პოტენციურად ხმაურიანი შეყვანით მოითხოვს უკუკავშირის სიგნალს იმის გასარკვევად, თუ რა კორექტირებაა საჭირო. ხაზოვანი რეგულატორები იყენებენ ა დენის ტრანზისტორი როგორც ცვლადი რეზისტორი, რომელიც იქცევა ძაბვის გამყოფი ქსელის პირველი ნახევრის მსგავსად. ძაბვის გამყოფის გამომავალი დენის ტრანზისტორი სათანადოდ ამოძრავებს მუდმივი გამომავალი ძაბვის შესანარჩუნებლად.

იმის გამო, რომ ტრანზისტორი იქცევა როგორც რეზისტორი, ის ხარჯავს ენერგიას მისი სითბოდ გადაქცევით - ხშირად ბევრი სითბო. ვინაიდან სიცხეში გადაყვანილი მთლიანი სიმძლავრე უდრის ძაბვის ვარდნას შეყვანის ძაბვასა და ძაბვას შორის გამომავალი ძაბვა გამრავლებული დენის მიწოდებაზე, გაფანტული სიმძლავრე ხშირად შეიძლება იყოს ძალიან მაღალი, რაც მოითხოვს კარგს გამათბობლები.

ხაზოვანი რეგულატორის ალტერნატიული ფორმაა შუნტის რეგულატორი, როგორიცაა ა ზენერის დიოდი. ნაცვლად იმისა, რომ იმოქმედოს როგორც ცვლადი სერიების წინააღმდეგობა, როგორც ამას აკეთებს ტიპიური ხაზოვანი რეგულატორი, შუნტის რეგულატორი უზრუნველყოფს გზას მიწამდე ჭარბი ძაბვის (და დენის) გადინებისთვის. ამ ტიპის რეგულატორი ხშირად ნაკლებად ეფექტურია, ვიდრე ტიპიური სერიის ხაზოვანი რეგულატორი. ის პრაქტიკულია მხოლოდ მაშინ, როცა მცირე ენერგიაა საჭირო და მიწოდებული.

როგორ მუშაობს გადართვის ძაბვის რეგულატორები

გადართვის ძაბვის რეგულატორი მუშაობს განსხვავებული პრინციპით, ვიდრე ხაზოვანი ძაბვის რეგულატორები. იმის ნაცვლად, რომ იმოქმედოს როგორც ძაბვის ან დენის ჩაძირვა, რათა უზრუნველყოს მუდმივი გამომავალი, გადართვის რეგულატორი ინახავს ენერგია განსაზღვრულ დონეზე და იყენებს უკუკავშირს, რათა უზრუნველყოს დატენვის დონე მინიმალური ძაბვით ტალღოვანი. ეს ტექნიკა საშუალებას აძლევს გადართვის რეგულატორს იყოს უფრო ეფექტური ვიდრე ხაზოვანი რეგულატორი a-ს შემობრუნებით ტრანზისტორი სრულად ჩართულია (მინიმალური წინააღმდეგობით) მხოლოდ მაშინ, როდესაც ენერგიის შესანახ წრეს ესაჭიროება აფეთქება ენერგია. ეს მიდგომა ამცირებს სისტემაში დახარჯულ მთლიან სიმძლავრეს ტრანზისტორის წინააღმდეგობამდე მისი გადართვის დროს გადასვლები გამტარობიდან (ძალიან დაბალი წინააღმდეგობა) არაგამტარზე (ძალიან მაღალი წინააღმდეგობა) და სხვა მცირე წრის დანაკარგებზე.

რაც უფრო სწრაფად ირთვება გადართვის რეგულატორი, მით ნაკლები ენერგიის შესანახი სიმძლავრე სჭირდება მას სასურველი გამომავალი ძაბვის შესანარჩუნებლად, რაც ნიშნავს, რომ შესაძლებელია მცირე კომპონენტების გამოყენება. თუმცა, უფრო სწრაფი გადართვის ღირებულება არის ეფექტურობის დაკარგვა, რადგან მეტი დრო იხარჯება გამტარ და არაგამტარ მდგომარეობებს შორის გადასვლას. მეტი ძალა იკარგება რეზისტენტული გათბობით.

სწრაფი გადართვის კიდევ ერთი გვერდითი ეფექტი არის გადართვის რეგულატორის მიერ წარმოქმნილი ელექტრონული ხმაურის ზრდა. გადართვის სხვადასხვა ტექნიკის გამოყენებით, გადართვის რეგულატორს შეუძლია:

• შეამცირეთ შეყვანის ძაბვა (ბაკ ტოპოლოგია).
• გაზარდეთ ძაბვა (გამაძლიერებელი ტოპოლოგია).
• ორივე დაწევს ან აძლიერებს ძაბვას (buck-boost) საჭიროებისამებრ სასურველი გამომავალი ძაბვის შესანარჩუნებლად.

ეს მოქნილობა რეგულატორების გადართვას შესანიშნავ არჩევანს ხდის ბატარეით მომუშავე მრავალი აპლიკაციისთვის, რადგან გადართვის რეგულატორს შეუძლია გააძლიეროს ან გაზარდოს შეყვანის ძაბვა ბატარეიდან, როგორც ბატარეა გამონადენები.