انواع رگولاتور ولتاژ

توضیح سه نوع مختلف رگولاتور ولتاژ

هنگامی که یک ولتاژ پایدار و قابل اعتماد مورد نیاز است، تنظیم کننده های ولتاژ به جزء می باشند. آنها ولتاژ ورودی را دریافت می کنند و ولتاژ خروجی را بدون توجه به ولتاژ ورودی در هر یک از ولتاژ ثابت یا ولتاژ قابل تنظیم (با انتخاب اجزای خارجی مناسب) ایجاد می کنند.

این تنظیم اتوماتیک از سطح ولتاژ خروجی توسط تکنیک های بازخورد مختلف انجام می شود، بعضی دیگر به عنوان یک دیود Zener، در حالی که دیگران شامل توپولوژی های بازخورد پیچیده می توانند عملکرد، قابلیت اطمینان، کارایی را بهبود بخشیده و ویژگی های دیگری مانند افزایش ولتاژ خروجی بالای ولتاژ ورودی را افزایش دهند تنظیم کننده ولتاژ.

انواع رگولاتور ولتاژ

تعدادی از انواع تنظیم کننده های ولتاژ وجود دارد که از بسیار مقرون به صرفه تا بسیار کارآمد هستند. مقرون به صرفه ترین و اغلب ساده ترین نوع تنظیم کننده ولتاژ برای تنظیم کننده های ولتاژ خطی است.

رگولاتورهای خطی به دو نوع می آیند، بسیار جمع و جور هستند و اغلب در ولتاژ پایین و سیستم های کم قدرت استفاده می شود.

رگولاتورهای سوئیچ بسیار کارآمدتر از تنظیم کننده های ولتاژ خطی هستند، اما کار با آنها سخت تر و گران تر است.

رگولاتورهای خطی

یکی از ساده ترین راه های تنظیم ولتاژ و ارائه یک ولتاژ پایدار برای الکترونیک، استفاده از یک تنظیم کننده ولتاژ خطی استاندارد 3 پین مانند LM7805 است که خروجی 5 ولت 1 آمپر را با ولتاژ ورودی تا 36 ولت ( بسته به مدل)

تنظیم کننده های خطی با تنظیم مقاومت سری موثر تنظیم کننده بر اساس ولتاژ بازخورد کار می کنند، که اساسا تبدیل به یک مدار تقسیم ولتاژ می شود. این به رگولاتور اجازه می دهد تا یک ولتاژ ثابت موثر بدون در نظر گرفتن بار جاری بر روی آن، تا ظرفیت فعلی آن، خروجی را نشان دهد.

یکی از بزرگترین خطاهای ولتاژ رگولاتورهای ولتاژ، افت ولتاژ در مقیاس ولتاژ تنظیم کننده ولتاژ است، که 2.0 ولت در تنظیم کننده ولتاژ خطی استاندارد LM7805 است. این به این معنی است که برای خروجی 5 ولت پایدار، حداقل یک ورودی 7 ولت مورد نیاز است. این افت ولتاژ نقش مهمی در ولتاژ رقیق شده توسط رگولاتور خطی ایفا می کند، در صورتی که تحمل بار 1 آمپر (افت ولتاژ 2 ولت 1 آمپر) باشد، باید حداقل 2 وات تخلیه شود.

افت ولتاژ بدتر می شود و تفاوت بین ولتاژ ورودی و خروجی بزرگتر می شود. به عنوان مثال، در حالی که یک منبع 7 ولت تنظیم شده به 5 ولت 1 آمپر، 2 وات از طریق رگولاتور خطی را از بین می برد، منبع ولتاژ 10 ولتی تنظیم شده به 5 ولت که یک جریان مشابه را تامین می کند، 5 وات را تخریب می کند و تنظیمکننده تنها 50٪ .

رگولاتورهای سوئیچینگ

رگولاتورهای خطی راه حل های عالی برای کاربردهای کم انرژی، کم هزینه هستند که در آن اختلاف ولتاژ بین ورودی و خروجی کم است و نیازی به قدرت زیاد نیست. بزرگترین خطای رگولاتورهای خطی این است که آنها بسیار ناکارآمد هستند، در حالی که تنظیم کننده های سوئیچینگ در بازی هستند.

وقتی که کارایی بالا مورد نیاز است یا طیف وسیعی از ولتاژ ورودی انتظار می رود، از جمله ولتاژ ورودی زیر ولتاژ خروجی مورد نظر، یک تنظیم کننده سوئیچینگ بهترین گزینه می شود. رگولاتورهای ولتاژ سوئیچینگ دارای کارایی برق 85٪ یا بهتر از مقادیر رگولاتور ولتاژ خطی هستند که اغلب کمتر از 50٪ هستند.

رگولاتورهای سوئیچ به طور کلی اجزای اضافی را بیش از تنظیم کننده های خطی نیاز دارند و مقادیر اجزای آنها تاثیر بیشتری بر عملکرد کلی تنظیم کننده های سوئیچینگ نسبت به تنظیم کننده های خطی دارند.

چالش های طراحی بیشتر در استفاده از تنظیم کننده های سوئیچینگ به طور موثر بدون ایجاد اختلال در کارایی یا رفتار سایر مدارها به علت نویز الکترونیکی که تنظیم کننده می تواند تولید کند وجود دارد.

دیودهای زینر

یکی از ساده ترین راه های تنظیم ولتاژ با یک دیود زینر است. در حالی که یک رگولاتور خطی یک جزء پایه ای بسیار اساسی با چند عدد اضافی مورد نیاز برای کار و پیچیدگی طراحی بسیار کمی است، دیود زینر می تواند مقادیر ولتاژ کافی را در برخی موارد فقط با یک مولفه واحد فراهم کند.

از آنجایی که یک دیود زینر تمام ولتاژ اضافی را بالاتر از آستانه ولتاژ شکست آن به زمین متصل می شود، می توان آن را به عنوان یک رگولاتور ولتاژ بسیار ساده با ولتاژ خروجی در سراسر رهبری دیود زونر استفاده کرد.

متاسفانه، Zeners اغلب در توانایی خود برای مدیریت قدرت محدود است که در آن می توان آنها را به عنوان تنظیم کننده های ولتاژ برای کاربردهای بسیار کم توان استفاده کرد. هنگام استفاده از این دیود ها، بهتر است که قدرت موجود که می تواند از طریق زینر جریان پیدا کند، با استراتژیک انتخاب یک مقاومت به اندازه ای مناسب اندازه گیری شود.