Spanningsreguleerders is 'n algemene kenmerk in baie stroombane om te verseker dat 'n konstante, stabiele spanning aan sensitiewe elektronika verskaf word. Hoe hulle funksioneer is tipies van baie analoog stroombane, die oordeelkundige en elegante gebruik van terugvoer om die uitset aan te pas op 'n verlangde vlak.
Spanningsreguleerder Oorsig
Wanneer 'n bestendige, betroubare spanning nodig is, is spanningseienaars die go-to komponente. Spanningsreguleerders neem 'n insetspanning en skep 'n gereguleerde uitsetspanning, ongeag die insetspanning op 'n vaste spanningsvlak of 'n verstelbare spanningsvlak (deur die regte eksterne komponente te kies). Hierdie outomatiese regulering van die uitset spanning vlak word hanteer deur verskeie terugvoeringstegnieke, sommige so eenvoudig as 'n zener diode, terwyl ander komplekse terugvoer topologieë bevat wat prestasie, betroubaarheid, doeltreffendheid kan verbeter, en ander funksies byvoeg soos om uitset spanning bo die insetspanning te verhoog tot die spanningsreguleerder.
Hoe Lineêre Spanningsreguleerders Werk
Die handhawing van 'n vaste spanning met 'n onbekende en moontlik raserige (of erger) insette vereis 'n terugvoersein om te weet watter aanpassings gemaak moet word. Lineêre reguleerders gebruik 'n kragtransistor (óf BJT of MOSFET afhangende van die komponent wat gebruik word) as 'n veranderlike weerstand wat optree soos die eerste helfte van 'n spanningsverdeler netwerk. Die uitset van die spanningsverdeler word as terugvoer gebruik om die kragtransistor toepaslik te bestuur om 'n konstante uitset spanning te handhaaf. Ongelukkig, aangesien die transistor optree soos 'n resistor, mors dit baie energie deur hitte te omskep, dikwels baie hitte. Aangesien die totale krag omskakel na hitte gelyk is aan die spanningsverlaging tussen die insetspanning en die uitsetspanningstye wat die stroom verskaf, kan die krag wat afgeneem word dikwels baie hoog wees en goeie heatsinks benodig.
'N alternatiewe vorm van lineêre reguleerder is 'n shunt reguleerder, soos 'n Zener diode . In plaas daarvan om as 'n veranderlike reeksweerstand te funksioneer, soos die tipiese lineêre reguleerder, doen 'n shunt-reguleerder 'n pad na die grond sodat oortollige spanning (en stroom) kan vloei. Ongelukkig is hierdie tipe reguleerder dikwels selfs minder doeltreffend as 'n tipiese reeks lineêre reguleerder en is slegs prakties wanneer baie min krag benodig en verskaf word.
Hoe skakelaarspanningsreguleerders werk
'N Skakelvoltage reguleerder werk op 'n heeltemal ander hoof as lineêre spanningsreguleerders. Eerder as om as 'n spanning of stroom sink te dien om 'n konstante uitset te lewer, stoor 'n skakelaarreguleerder energie op 'n gedefinieerde vlak en gebruik terugvoer om te verseker dat die ladingsvlak gehandhaaf word met minimale spanning rimpeling. Hierdie tegniek laat die skakelaarreguleerder baie doeltreffender toe as die lineêre reguleerder deur 'n transistor ten volle aan te pas (met minimale weerstand) slegs wanneer die energiebergingskring 'n energiekrag nodig het. Dit verminder die totale krag wat in die stelsel aan die weerstand van die transistor vermors word tydens die omskakeling aangesien dit oorgedra word van baie (baie lae weerstand) tot nie-geleidende (baie hoë weerstand) en ander klein stroombaanverliese.
Hoe vinniger 'n skakelaarregulator skakel, hoe minder energiebergingskapasiteit dit benodig om die verlangde uitsetspanning te behou, wat beteken dat kleiner komponente gebruik kan word. Die koste van vinniger omskakeling is egter 'n verlies aan doeltreffendheid aangesien meer tyd bestee word om oor te skakel tussen die geleidende en nie-geleidingstoestande, wat beteken dat meer krag verlore gaan weens weerstandverwarming.
Nog 'n newe-effek van vinniger oorskakeling is die toename in elektroniese geraas wat deur die skakelreguleerder gegenereer word. Deur gebruik te maak van verskillende skakel tegnieke, kan 'n skakelaar reguleerder die insetspanning (buk topologie) verlaag, die spanning verhoog (hupstoot topologie), of beide stappe of styg die spanning (buck boost) soos benodig, behou die gewenste uitset spanning wat die skakelaar reguleerders 'n goeie keuse maak vir baie battery aangedrewe toepassings aangesien die skakelreguleerder die insetspanning van die battery kan verhoog of verhoog as die battery ontslaan. Dit laat die elektronika toe om verder te funksioneer, ver buite die punt waar die battery die regte spanning direk vir die kring kon verskaf.