Reglatoarele de tensiune preiau o tensiune de intrare și creează o tensiune de ieșire reglată la un nivel fix sau reglabil. Această reglare automată a nivelului tensiunii de ieșire este gestionată diferit de diferite tipuri de regulatoare de tensiune.
Tipuri de regulatoare de tensiune
Cel mai accesibil și adesea cel mai ușor tip de regulatoare de tensiune de utilizat sunt regulatoarele liniare de tensiune. Regulatoarele liniare sunt compacte și adesea folosite în sisteme de joasă tensiune și putere redusă. Regulatoarele de comutare sunt mai eficiente decât regulatoarele liniare de tensiune, dar sunt mai greu de lucrat și sunt mai scumpe. Diodele Zener sunt ieftine și simplu de utilizat, dar sunt mai puțin eficiente decât regulatoarele liniare.
Regulatoare liniare
Una dintre cele mai de bază modalități de a furniza o tensiune stabilă pentru electronice este utilizarea unui regulator de tensiune liniar standard cu 3 pini, cum ar fi LM7805, care oferă o ieșire de 5 volți și 1 amperi cu o tensiune de intrare. la până la 36 de volți (în funcție de model).
Reglatoarele liniare funcționează prin ajustarea rezistenței în serie echivalentă (ESR) a regulatorului pe baza unei tensiuni de feedback, devenind în esență un circuit divizor de tensiune. Acest lucru permite regulatorului să iasă o tensiune constantă, indiferent de sarcina de curent plasată pe el, până la capacitatea sa de curent.
Unul dintre marile dezavantaje ale regulatoarelor liniare de tensiune este căderea minimă mare de tensiune, care este de 2,0 volți la regulatorul liniar de tensiune standard LM7805. Aceasta înseamnă că pentru a obține o ieșire stabilă de 5 volți, este necesară o intrare de cel puțin 7 volți. Această cădere de tensiune joacă un rol important în puterea disipată de regulatorul liniar, care trebuie să disipeze cel puțin 2 wați dacă furnizează o sarcină de 1 amperi (căderea de tensiune de 2 volți ori 1 amperi).
Disiparea puterii se înrăutățește pe măsură ce diferența dintre tensiunea de intrare și de ieșire se mărește. De exemplu, în timp ce o sursă de 7 volți reglată la 5 volți care furnizează 1 amperi disipă 2 wați prin regulatorul liniar, o sursă de 10 volți reglată la 5 volți care furnizează același curent disipează 5 wați, făcând regulatorul doar 50% eficient.
Comutarea regulatorilor
Reglatoarele liniare sunt soluții grozave pentru aplicații cu consum redus de energie, unde diferența de tensiune dintre intrare și ieșire este mică și nu este nevoie de multă putere. Cel mai mare dezavantaj al regulatoarelor liniare este că acestea sunt ineficiente, de aceea intră în joc regulatoarele de comutare.
Când este nevoie de o eficiență ridicată sau se așteaptă o gamă largă de tensiune de intrare, un regulator de comutare devine cea mai bună opțiune. Regulatoarele de comutare de tensiune au eficiențe de putere de 85% sau mai bune în comparație cu eficiența regulatoarelor de tensiune liniară care este adesea sub 50%.
Reglatoarele de comutare necesită, în general, componente suplimentare față de regulatoarele liniare. Valorile componentelor au un efect mai mare asupra performanței generale a regulatoarelor de comutare decât regulatoarele liniare. Există, de asemenea, provocări de proiectare în utilizarea eficientă a regulatoarelor de comutare, fără a compromite performanța circuitului rezultat din zgomotul electronic pe care îl generează regulatorul.
Diode Zener
Una dintre cele mai simple moduri de a regla tensiunea este cu o diodă Zener. În timp ce regulatoarele liniare sunt de obicei de bază în design, o diodă Zener asigură o reglare adecvată a tensiunii într-o singură componentă.
Din moment ce diodele Zener deriva toate tensiunile suplimentare peste pragul de tensiune de defectare la masa, poate fi folosita ca un simplu regulator de tensiune cu tensiunea de iesire trasa peste cablurile diodei Zener.
Cu toate acestea, Zenerii au adesea o capacitate limitată de a gestiona puterea, ceea ce limitează acestea doar la aplicațiile cu consum redus. Când utilizați diode Zener în acest mod, cel mai bine este să limitați puterea disponibilă care poate curge prin Zener selectând strategic un rezistor de dimensiuni adecvate.
