چگونه تنظیم کننده ولتاژ کار می کنند

تنظیم کننده های ولتاژ در بسیاری از مدارها یک ویژگی مشترک هستند تا اطمینان حاصل شود که ولتاژ ثابت و پایدار به الکترونیک حساس عرضه می شود. نحوه عملکرد آنها چندین مدار آنالوگ است، استفاده عاقلانه و ظریف از بازخورد برای تنظیم خروجی به سطح مورد نظر.

نمای کلی ولتاژ رگولاتور

هنگامی که یک ولتاژ پایدار و قابل اعتماد مورد نیاز است، تنظیم کننده های ولتاژ، اجزای ورودی می باشند. تنظیم کننده های ولتاژ یک ولتاژ ورودی را دریافت می کنند و ولتاژ خروجی را بدون توجه به ولتاژ ورودی در هر سطح 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، بعضی به عنوان ساده به عنوان یک دیود زونر، در حالی که دیگران شامل توپولوژی های بازخورد پیچیده است که می تواند عملکرد، قابلیت اطمینان، کارایی و بهبود ویژگی های دیگر مانند افزایش ولتاژ خروجی بالاتر از ولتاژ ورودی به تنظیم کننده ولتاژ.

چگونه تنظیم کننده های ولتاژ خطی کار می کنند

حفظ ولتاژ ثابت با ورودی نامعلوم و به طور بالقوه پر سر و صدا (یا بدتر) نیاز به یک سیگنال بازخورد برای دانستن تنظیمات لازم است. تنظیم کننده های خطی از یک ترانزیستور قدرت (یا BJT یا MOSFET بسته به مولفه مورد استفاده) به عنوان یک مقاومت متغیر استفاده می کنند که مانند نیمه اول شبکه تقسیم ولتاژ رفتار می کنند. خروجی تقسیم ولتاژ به عنوان بازخورد مورد استفاده برای ترانزیستور قدرت به طور مناسب برای حفظ ولتاژ خروجی ثابت استفاده می شود. متاسفانه، از آنجایی که ترانزیستور مانند یک مقاومت عمل می کند، با تبدیل آن به گرما، اغلب مقدار زیادی گرما، انرژی زیادی را صرف می کند. از آنجایی که قدرت کل تبدیل شده به گرما برابر است با افت ولتاژ بین ولتاژ ورودی و ولتاژ خروجی برابر جریان عرضه شده، قدرت تخریب شده اغلب می تواند بسیار زیاد باشد و نیاز به گرم شدن بخاری مناسب داشته باشد.

شکل متناوب رگولاتور خطی یک رگولاتور شنت مانند دیود زینر است . به جای این که به عنوان یک مقاومت سری متغیر به عنوان یک تنظیم کننده خطی معمول عمل کند، یک رگولاتور شانت مسیری را برای زمین برای جریان بیش از حد جریان (و جریان) فراهم می کند. متاسفانه، این نوع تنظیم کننده اغلب حتی کمتر از یک تنظیمکننده خطی سری معمولی کارآیی کمتری دارد و تنها زمانی مفید است که برق کم و مورد نیاز تامین شود.

چگونه تنظیم کننده های ولتاژ سوئیچ کار می کنند

یک تنظیم کننده ولتاژ سوئیچ بر روی یک اصل کاملا متفاوت از تنظیم کننده های ولتاژ خطی کار می کند. به جای اینکه به عنوان یک ولتاژ یا جریان فعلی برای ارائه یک خروجی ثابت عمل کنید، یک تنظیم کننده سوئیچینگ انرژی را در سطح مشخصی ذخیره می کند و از بازخورد برای اطمینان از اینکه سطح شارژ با حداقل موج ولتاژ حفظ می شود، ذخیره می شود. این تکنیک اجازه می دهد تا تنظیم کننده سوئیچینگ بسیار کارآمدتر از تنظیم کننده خطی باشد، با تبدیل یک ترانزیستور به طور کامل (با حداقل مقاومت) تنها زمانی که مدار ذخیره انرژی نیاز به یک سر و صدا از انرژی است. این باعث می شود که کل توان در سیستم به مقاومت ترانزیستور در جریان سوئیچینگ کاهش یابد، زیرا از انتقال (مقاومت بسیار کم) به غیر هدایت (مقاومت بسیار بالا) و سایر تلفات مدار کوچک منتقل می شود.

سریع تر یک تنظیم کننده سوئیچ، کم تر ظرفیت ذخیره سازی آن نیاز به حفظ ولتاژ خروجی مورد نظر است که به معنی اجزای کوچک را می توان مورد استفاده قرار گیرد. با این حال، هزینه تعویض سریعتر، از دست دادن کارایی است زیرا گذر زمان بیشتر بین حالتهای هدایت و غیر هدایت صرف شده است، به این معنی که با توجه به گرمای مقاومتی، قدرت بیشتری از دست میرود.

یکی دیگر از پیامدهای سوئیچ سریعتر افزایش صوت الکترونیکی توسط تنظیم کننده سوئیچینگ است. با استفاده از تکنیک های مختلف سوئیچینگ، یک تنظیم کننده سوئیچینگ می تواند ولتاژ ورودی را کاهش دهد (توپولوژي باک)، ولتاژ (توپولوژی افزایش) را افزایش می دهد، یا هر دو به پایین یا افزایش ولتاژ (با افزایش تقویت) به عنوان مورد نیاز حفظ ولتاژ خروجی مورد نظر که تنظیم کننده های سوئیچینگ را انتخاب خوبی برای بسیاری از برنامه های کاربردی باتری می کند از آنجا که تنظیم کننده سوئیچ می تواند ولتاژ ورودی را از باتری به عنوان تخلیه باتری را افزایش می دهد. این اجازه می دهد تا الکترونیک همچنان به خوبی عمل کند که در آن باتری بتواند به طور مستقیم ولتاژ مناسب مدار را برای کار فراهم کند.