Įtampos reguliatoriaus grandinės

Įtampos reguliatorius, kaip rodo pavadinimas, yra grandinė, naudojama įtampai reguliuoti. Reguliuojama įtampa yra sklandus įtampos tiekimas, be jokio triukšmo ar trikdžių. Įtampos reguliatoriaus išėjimas nepriklauso nuo apkrovos srovės, temperatūros ir kintamosios srovės linijos kitimo. Įtampos reguliatoriai yra beveik visose elektronikos ar namų apyvokos prietaisuose, tokiuose kaip televizorius, šaldytuvas, kompiuteris ir kt., Kad stabilizuotų maitinimo įtampą.

Iš esmės įtampos reguliatorius sumažina įtampos kitimą, kad apsaugotų prietaisą. Elektros skirstymo sistemoje įtampos reguliatoriai yra tiekimo linijose arba pastotėje. Šioje linijoje naudojami dviejų tipų reguliatoriai, vienas yra pakopinis reguliatorius, kuriame jungikliai reguliuoja srovės tiekimą. Kitas yra indukcijos reguliatorius, kuris yra kintama elektros mašina, panaši į asinchroninį variklį, tiekiančią energiją kaip antrinį šaltinį. Tai sumažina įtampos kitimą ir užtikrina stabilų išėjimą.

Yra įvairių tipų įtampos reguliatorių, kurie paaiškinti žemiau.

Įtampos reguliatoriaus grandinės tipai

Tiesinės įtampos reguliatoriaus grandinė

• Serijos įtampos reguliatorius
• Šunto įtampos reguliatorius

„Zener“ įtampos reguliatoriaus grandinė

Perjungimo įtampos reguliatoriaus grandinė

• Buko tipas
• „Boost“ tipas
• Buck / Boost tipas

Tiesinės įtampos reguliatoriaus grandinė

Tai yra dažniausiai elektronikoje naudojami reguliatoriai, palaikantys pastovią išėjimo įtampą. Linijiniai įtampos reguliatoriai veikia kaip įtampos daliklio grandinė, todėl šiame reguliatoriaus varža kinta atsižvelgiant į apkrovos pokyčius ir suteikia pastovią išėjimo įtampą. Keletas linijinės įtampos reguliatoriaus privalumų ir trūkumų yra pateikti žemiau:

Privalumai

• Maža išėjimo bangų įtampa
• Reaguojama greitai
• Mažiau triukšmo

Trūkumai

• Mažas efektyvumas
• Reikalinga didelė erdvė
• Išėjimo įtampa visada bus mažesnė nei įėjimo įtampa

1. Serijos įtampos reguliatorius

Nereguliuojama įtampa yra tiesiogiai proporcinga nuosekliai sujungto varžos įtampos kritimui ir šis įtampos kritimas priklauso nuo apkrovos sunaudotos srovės. Jei dabartinis apkrovos suvartojimas padidės, bazinė srovė taip pat sumažės ir dėl to kolektoriaus srovė tekės per kolektoriaus emiterio gnybtą, taigi srovė per apkrovą padidės ir atvirkščiai.

Reguliuojama šunto įtampos reguliatoriaus išėjimo įtampa apibrėžiama taip:

V _OUT = V _Z + V _BE

„Zener“ įtampos reguliatorius

„Zener“ įtampos reguliatoriai yra pigesni ir tinka tik mažos galios grandinėms. Jį galima naudoti tose srityse, kur reguliavimo metu eikvojamos energijos kiekis nesukelia didžiausio susirūpinimo.

Rezistorius yra nuosekliai sujungtas su „zener“ diodu, kad būtų ribojamas srovės, tekančios per diodą, kiekis, o įėjimo įtampa „Vin“ (kuri turi būti didesnė už „zener“ įtampą) yra sujungta, kaip parodyta paveikslėlyje, ir išėjimo įtampa „Vout“, imamas per zenerio diodą, kai Vout = Vz (Zenerio įtampa). Kaip žinome, „Zener“ diodas pradeda veikti atvirkštine kryptimi, kai naudojama įtampa yra didesnė už „Zener“ skilimo įtampą. Taigi, kai jis pradeda veikti, jis palaiko tą pačią įtampą ir grąžina papildomą srovę, taip užtikrindamas stabilią išėjimo įtampą.

Sužinokite daugiau apie čia veikiantį „Zener“ diodą.

Perjungimo įtampos reguliatorius

Yra trys perjungimo įtampos reguliatorių tipai:

• „Buck“ arba „Down-Down“ perjungimo įtampos reguliatorius
• Perkėlimo arba pakėlimo perjungimo įtampos reguliatorius
• Buck / Boost perjungimo įtampos reguliatorius

„Buck“ arba „Down-Down“ perjungimo įtampos reguliatorius

Išėjimo įtampai mažinti naudojamas „Buck“ reguliatorius. Mes netgi galime naudoti įtampos daliklio grandinę, kad sumažintume išėjimo įtampą, tačiau įtampos daliklio grandinės efektyvumas yra mažas, nes rezistoriai išsklaido energiją kaip šilumą. Grandinėje naudojame kondensatorių, diodą, induktorių ir jungiklį. Žemiau pateikiama „Buck“ perjungimo įtampos reguliatoriaus schema:

Įjungus jungiklį diodas lieka atvirkštinis ir maitinimo šaltinis prijungtas prie induktoriaus. Kai jungiklis yra atidarytas, induktoriaus poliškumas pasikeičia, o diodas tampa nukreiptas į priekį ir prijungia induktorių prie žemės. Tada srovė per induktorių mažėja nuolydžiu:

d I _L / dt = (0-V _OUT) / L

Kondensatorius naudojamas tam, kad įtampa nuo krūvio nenukristų iki nulio. Jei mes nuolat atidarysime ir uždarysime jungiklį, vidutinė įtampa visoje apkrovoje bus mažesnė už tiekiamą įėjimo įtampą. Išvesties įtampą galite valdyti keisdami perjungimo įtaiso darbo ciklą.

Išėjimo įtampa = (įėjimo įtampa) * (jungiklio įjungimo laiko procentinė dalis)

Jei norite sužinoti daugiau apie „Buck“ keitiklį, spustelėkite nuorodą.

Perkėlimo arba pakėlimo perjungimo įtampos reguliatorius

„Boost“ reguliatorius naudojamas įtampos padidinimui per apkrovą. Žemiau pateikiama pakėlimo reguliatoriaus schema:

Kai jungiklis uždarytas, diodas elgiasi kaip atvirkštinis, o srovė per induktorių vis didėja. Dabar atidarius jungiklį, induktorius sukurs jėgą, dėl kurios srovė toliau tekės, o kondensatorius pradės krauti. Nuolat įjungdami ir išjungdami jungiklį, gausime įtampą, kai apkrova yra didesnė už įėjimo įtampą. Mes galime valdyti išėjimo įtampą, valdydami jungiklio įjungimo (toną) laiką.

Išėjimo įtampa = įėjimo įtampa / laiko procentas, kai jungiklis yra atidarytas

Jei norite sužinoti daugiau apie „Boost“ keitiklį, nei spustelėkite nuorodą.

„Buck-Boost“ perjungimo įtampos reguliatorius

„Buck-Boost“ perjungimo reguliatorius yra „Buck“ ir „Boost Regulator“ derinys, jis suteikia apverstą išėjimą, kuris gali būti didesnis arba mažesnis už tiekiamą įėjimo įtampą.

Kai jungiklis yra ĮJUNGTAS, diodas elgiasi kaip atvirkštinis, o induktorius kaupia energiją, o kai jungiklis yra išjungtas, induktorius pradeda išleisti energiją atvirkštiniu poliškumu, kuris įkrauna kondensatorių. Kai induktoriuje sukaupta energija tampa lygi nuliui, kondensatorius pradeda kristi į apkrovą atvirkštiniu poliškumu. Dėl šio „buck-boost“ reguliatoriaus dar vadinamas inversiniu reguliatoriumi.

Išėjimo įtampa apibrėžiama kaip

Vout = Vin (D / 1-D) Kur, D yra darbo ciklas

Taigi, jei darbo ciklas yra žemas, reguliatorius elgiasi kaip „Buck“ reguliatorius, o kai darbo ciklas yra aukštas, reguliatorius elgiasi kaip „Boost“ reguliatorius.

Praktinis reguliatorių grandinių pavyzdys

Teigiamos tiesinės įtampos reguliatoriaus grandinė

Mes sukūrėme teigiamos tiesinės įtampos reguliatoriaus grandinę naudodami 7805 IC. Šis IC turi visas schemas, skirtas 5 voltų reguliuojamam tiekimui. Įvesties įtampa turėtų būti mažiausiai daugiau kaip 2v nuo nominalios vertės, pavyzdžiui, LM7805, turėtume bent 7v.

Nereguliuojama įėjimo įtampa tiekiama į IC, o išėjimo gnybte mes gauname reguliuojamą įtampą. IC pavadinimas apibrėžia jo funkciją. 78 reiškia teigiamą ženklą, o 05 reiškia reguliuojamos išėjimo įtampos vertę. Kaip matote grandinės schemoje, mes suteikiame 9V 7805IC ir reguliuojame + 5V išėjime. Filtravimui naudojami kondensatoriai C1 ir C2.

„Zener“ įtampos reguliatoriaus grandinė

Čia mes sukūrėme „Zener“ įtampos reguliatorių, naudodami 5,1 V „Zener“ diodą. Zenerio diodas veikia kaip jutimo elementas. Kai maitinimo įtampa viršija jo gedimo įtampą, jos pradžia eina atvirkštine kryptimi ir palaiko tą pačią įtampą ir grąžina papildomą srovę, tokiu būdu užtikrinant stabilią išėjimo įtampą. Šioje grandinėje mes suteikiame 9 V įėjimo įtampą ir gauname beveik 5,1 reguliuojamos išėjimo įtampą.