Reglatoarele de tensiune preiau o tensiune de intrare și creează o tensiune de ieșire reglată, indiferent de tensiunea de intrare fie la un nivel de tensiune fix, fie la un nivel de tensiune reglabil. Această reglare automată a nivelului tensiunii de ieșire este gestionată prin diferite tehnici de feedback. Unele dintre aceste tehnici sunt la fel de simple ca o diodă Zener. Altele includ topologii complexe de feedback care îmbunătățesc performanța, fiabilitatea și eficiența și adaugă alte caracteristici precum creșterea tensiunii de ieșire peste tensiunea de intrare la regulatorul de tensiune.
Reglatoarele de tensiune sunt o caracteristică comună în multe circuite pentru a asigura furnizarea unei tensiuni constantă și stabilă electronicelor sensibile.
Cum funcționează regulatoarele liniare de tensiune
Menținerea unei tensiuni fixe cu o intrare necunoscută și potențial zgomotoasă necesită un semnal de feedback pentru a clarifica ce ajustări trebuie făcute. Regulatoarele liniare folosesc un tranzistor de putere ca rezistor variabil care se comportă ca prima jumătate a unei rețele divizor de tensiune. Ieșirea divizorului de tensiune antrenează tranzistorul de putere în mod corespunzător pentru a menține o tensiune de ieșire constantă.
Deoarece tranzistorul se comportă ca un rezistor, irosește energie transformându-l în căldură - adesea multă căldură. Deoarece puterea totală convertită în căldură este egală cu căderea de tensiune dintre tensiunea de intrare și tensiunea de ieșire înmulțită cu curentul furnizat, puterea disipată poate fi adesea foarte mare, necesitând radiatoare bune.
O formă alternativă a unui regulator liniar este un regulator shunt, cum ar fi o diodă Zener. În loc să acționeze ca o rezistență în serie variabilă, așa cum o face regulatorul liniar obișnuit, un regulator de șunt oferă o cale către masă pentru trecerea tensiunii în exces (și a curentului). Acest tip de regulator este adesea mai puțin eficient decât un regulator liniar de serie tipic. Este practic doar atunci când este necesară și furnizată puțină energie.
Cum funcționează regulatoarele de comutare de tensiune
Un regulator de tensiune de comutare funcționează pe un principiu diferit față de regulatoarele liniare de tensiune. În loc să acționeze ca un absorbant de tensiune sau de curent pentru a oferi o ieșire constantă, un regulator de comutare stochează energie la un nivel definit și utilizează feedback pentru a se asigura că nivelul de încărcare este menținut cu ondulație minimă de tensiune. Această tehnică permite regulatorului de comutare să fie mai eficient decât regulatorul liniar prin pornirea completă a unui tranzistor (cu rezistență minimă) numai atunci când circuitul de stocare a energiei are nevoie de o explozie de energie. Această abordare reduce puterea totală irosită în sistem la rezistența tranzistorului în timpul comutării, pe măsură ce trece de la conductiv (rezistență foarte scăzută) la neconductiv (rezistență foarte mare) și alte pierderi mici de circuit.
Cu cât comuta mai repede un regulator de comutare, cu atât are nevoie de mai puțină capacitate de stocare a energiei pentru a menține tensiunea de ieșire dorită, ceea ce înseamnă că pot fi utilizate componente mai mici. Cu toate acestea, costul comutării mai rapide este o pierdere a eficienței, deoarece se petrece mai mult timp pentru trecerea între stările conducătoare și neconductoare. Se pierde mai multă putere din încălzirea rezistivă.
Un alt efect secundar al comutării mai rapide este creșterea zgomotului electronic generat de regulatorul de comutare. Folosind diferite tehnici de comutare, un regulator de comutare poate:
- Reduceți tensiunea de intrare (topologie buck).
- Măriți tensiunea (topologie de creștere).
- Ambele scad sau cresc tensiunea (buck-boost) după cum este necesar pentru a menține tensiunea de ieșire dorită.
Această flexibilitate face ca regulatoarele de comutare să fie o alegere excelentă pentru multe aplicații alimentate cu baterie, deoarece regulatorul de comutare poate crește sau crește tensiunea de intrare a bateriei pe măsură ce bateria se descarcă.
