Regulatori napona zajednički su u mnogim krugovima kako bi se osiguralo konstantno, stabilno napajanje osjetljivoj elektronici. Kako funkcioniraju, tipično je za mnoge analogne sklopove, pametno i elegantno korištenje povratnih informacija za podešavanje izlaza do željene razine.
Pregled regulatora napona
Kada je potreban stalni, pouzdani napon, regulatori napona su sastavni dijelovi. Regulatori napona uzimaju ulazni napon i stvaraju regulirani izlazni napon bez obzira na ulazni napon na fiksnoj razini napona ili na podesivoj razini napona (odabirom odgovarajućih vanjskih komponenti). Ovo automatsko reguliranje razine izlaznog napona upravlja različitim tehnikama povratne veze, od kojih su neke jednostavne poput zener diode, dok druge uključuju složene povratne topologije koje mogu poboljšati performanse, pouzdanost, učinkovitost i dodati druge značajke kao što su povećanje izlaznog napona iznad ulaznog napona do regulator napona.
Kako funkcioniraju linearni regulatori napona
Održavanje fiksnog napona s nepoznatim i potencijalno bučnim (ili lošijim) ulazom zahtijeva povratni signal kako bi znao što treba prilagoditi. Linearni regulatori koriste tranzistor s napajanjem (bilo BJT ili MOSFET ovisno o upotrijebljenoj komponenti) kao varijabilni otpornik koji se ponaša kao prva polovica mrežnog razdjelnika napona. Izlazni razdjelnik napona koristi se kao povratna veza za vožnju tranzistoru na odgovarajući način za održavanje konstantnog izlaznog napona. Nažalost, s obzirom da se tranzistor ponaša kao otpornik, puno energije otpada pretvarajući ga u toplinu, često puno topline. Budući da je ukupna snaga pretvorena u toplinu jednaka pada napona izmedu ulaznog napona i izlaznog napona u trenutnoj struji, raspolažena snaga često može biti vrlo visoka i zahtijevati dobre heatsinkove.
Alternativni oblik linearnog regulatora je regulator šuta, kao što je Zener dioda . Umjesto da djeluje kao varijabilna serija otpora kao tipični linearni regulator ne, regulator za skretanje pruža put do tla za višak napona (i struja) da prođe kroz. Nažalost, ova vrsta regulatora često je čak i manje učinkovita od tipičnog serijskog linearnog regulatora i samo je praktična kada je potrebna i isporučena vrlo malo snage.
Kako funkcioniraju regulatori napona za uključivanje
Prekidač regulatora napona radi na sasvim drugačijem principu od regulatora linearnih napona. Umjesto da ponaša kao napon ili strujni sudoper za postizanje konstantne snage, regulator prebacivanja pohranjuje energiju na određenoj razini i koristi povratnu informaciju kako bi se osiguralo da se razina napunjenosti održava uz minimalno naponsko napajanje. Ova tehnika omogućuje da regulator prebacivanja bude puno učinkovitiji da linearni regulator okreće potpuno tranzistor (s minimalnim otporom) samo kada krug za skladištenje energije zahtijeva prenaponsku energiju. Time se smanjuje ukupna potrošnja energije u sustavu otpora tranzistora tijekom prebacivanja, jer prelazi iz provođenja (vrlo slab otpor) do neizvodljivog (vrlo visokog otpora) i ostalih gubitaka malih sklopova.
Što je brža prekidač regulatora prekidača, manji kapacitet za pohranu energije potreban je za održavanje željenog izlaznog napona što znači da se mogu koristiti manje komponente. Međutim, trošak bržeg prebacivanja je gubitak učinkovitosti jer se više vremena provodi pri prijelazu između stanja provođenja i ne-provođenja, što znači da je više energije izgubljeno zbog buntovnog zagrijavanja.
Drugi nuspojava bržeg uklapanja je povećanje elektronskog šuma generiranog regulatorom prekidača. Pomoću različitih tehnika prebacivanja, prekidački regulator može odstupiti od ulaznog napona (vrh topologije), pojačati napon (pojačati topologiju), ili oboje odstupiti ili povećati napon (buck-boost) po potrebi održavati željeni izlazni napon koji čine regulatore prekidača izvrstan izbor za mnoge aplikacije s napajanjem baterija jer regulator prekidača može pojačati ili pojačati ulazni napon s akumulatora dok se baterija ispušta. To omogućuje elektronici da nastavi raditi i izvan točke u kojoj bi baterija mogla izravno napajati pravi napon za krug radi rada.