Objašnjenje tri različite vrste regulatora napona
Kada je potreban stalan, pouzdani napon , regulatori napona su sastavni dio sustava. Oni uzimaju ulazni napon i stvaraju regulirani izlazni napon bez obzira na ulazni napon na fiksnoj razini napona ili podesivoj razini napona (odabirom odgovarajućih vanjskih komponenti).
Ovo automatsko reguliranje razine izlaznog napona rješava se različitim tehnikama povratne veze, neke jednostavne poput Zener diode, a druge uključuju složene povratne topologije koje mogu poboljšati performanse, pouzdanost, učinkovitost i dodati druge značajke poput povećanja izlaznog napona iznad ulaznog napona do regulator napona.
Vrste regulatora napona
Postoji niz vrsta regulatora napona koji se kreću od vrlo povoljnih do vrlo učinkovitih. Najpristupačniji i najjednostavniji tip regulatora napona koji se koriste su linearni regulatori napona.
Linearni regulatori dolaze u nekoliko tipova, vrlo su kompaktni i često se koriste u niskonaponskim sustavima niske snage.
Regulatori prekidača su mnogo učinkovitiji od regulatora linearnih napona, ali ih je teže raditi i skuplji.
Linearni regulatori
Jedan od najosnovnijih načina reguliranja napona i stabilnog napona elektronike je korištenje standardnog 3-pinskog linearnog regulatora napona kao što je LM7805, koji osigurava 5 V 1 amp izlaz s ulaznim naponom do 36 V ( ovisno o modelu).
Linearni regulatori djeluju podešavanjem djelotvornog otpora regulatora serije na temelju povratnog napona, koji u suštini postaje strujni krug napona. To omogućuje regulatoru izlazni efektni konstantni napon bez obzira na trenutni teret koji se nalazi na njemu, do trenutnog kapaciteta.
Jedan od velikih padova linearnih regulatora napona je veliki pad napona preko regulatora napona, koji iznosi 2,0 volti na standardnom linearnom regulatoru napona LM7805. To znači da za dobivanje stabilne 5 volti izlaz, potrebno je najmanje 7 V ulaz. Ovaj pad napona ima veliku ulogu u snazi koju rasipa linearni regulator, koji bi trebao raspršiti najmanje 2 wata ako je isporučio 1 amp opterećenje (2 volta naponski pada puta 1 amp).
Rasipanje snage pogoršava što je veća razlika između ulaznog i izlaznog napona. Tako, na primjer, dok je izvor napajanja od 7 volti reguliran na 5 volti isporučujući 1 amp, raspršili bi 2 vata kroz linearni regulator, 10 voltni izvor reguliran na 5 volti koji isporučuju istu struju raspršuju 5 wata, što čini regulatoru samo 50% učinkovitije ,
Regulatori za prebacivanje
Linearni regulatori su izvrsna rješenja za nisku snagu i niske troškove gdje je razlika između ulaznog i izlaznog napona niska, a nije potrebna velika snaga. Najveća dolje strana linearnih regulatora je da su oni vrlo neučinkoviti, a to je mjesto gdje regulatori uključivanja dolaze u igru.
Kada je potrebna visoka učinkovitost ili se očekuje širok raspon ulaznog napona, uključujući napone ulaza ispod željenog izlaznog napona, preklopni regulator postaje najbolja opcija. Prekidač naponski regulatori imaju učinkovitost snage od 85% ili više u usporedbi s učinkovitostima linearnog regulatora napona koji su često ispod 50%.
Regulacijski prekidači općenito zahtijevaju dodatne komponente preko linearnih regulatora, a vrijednosti komponenata imaju mnogo više utjecaja na ukupnu učinkovitost regulatora prekidača od linearnih regulatora.
Postoji također više izazova dizajna u učinkovitom korištenju regulatora prekidača bez ugrožavanja performansi ili ponašanja ostatka kruga zbog elektroničke buke koju regulator može generirati.
Zener diode
Jedan od najjednostavnijih načina reguliranja napona je Zener dioda. Dok je linearni regulator prilično osnovna komponenta s nekoliko dodatnih komponenti potrebnih za rad i vrlo malo složenosti dizajna, Zener dioda može osigurati adekvatnu regulaciju napona u nekim slučajevima sa samo jednom komponentom.
Budući da Zener dioda izbacuje sav dodatni napon iznad pragova napona prekoračenja na masu, može se koristiti kao vrlo jednostavan regulator napona s izlaznim naponom koji se izvlači preko vodiča zener diode.
Nažalost, Zeneri su često vrlo ograničeni u sposobnosti upravljanja snagom koja ograničava gdje se mogu koristiti kao regulatori napona samo za aplikacije vrlo male snage. Kada koristite Zener diode na ovaj način, najbolje je ograničiti raspoloživu snagu koja može proći kroz Zener strateškim odabirom odgovarajuće otpornika.