Sprieguma regulatori ir kopīgas iezīmes daudzās shēmās, lai nodrošinātu, ka sensitīvajai elektronikai piegādā pastāvīgu, stabilu spriegumu. Kā tās darbojas, ir raksturīga daudzām analogajām shēmām, saprātīga un eleganta atsauksmju izmantošana, lai pielāgotu produkciju vēlamajam līmenim.
Sprieguma regulatora pārskats
Ja ir vajadzīgs vienmērīgs, uzticams spriegums, sprieguma regulatori ir pārejoši komponenti. Sprieguma regulatori ņem ieejas spriegumu un izveido regulētu izejas spriegumu neatkarīgi no ieejas sprieguma vai nu ar fiksētu sprieguma līmeni, vai regulējamu sprieguma līmeni (izvēloties pareizos ārējos komponentus). Šo automātisko izejas sprieguma līmeņa regulēšanu apstrādā ar dažādām atgriezeniskās saites metodēm, daži ir tik vienkārši kā zener diode, savukārt citi ietver sarežģītas atgriezeniskās saites topoloģijas, kas var uzlabot veiktspēju, uzticamību, efektivitāti un pievienot citas funkcijas, piemēram, palielināt izejas spriegumu virs ieejas sprieguma sprieguma regulators.
Kā strādā lineārie strāvas regulatori
Lai saglabātu fiksētu spriegumu ar nezināmu un potenciāli trokšņainu (vai sliktāku) ievadi, ir nepieciešams atgriezeniskās saites signāls, lai uzzinātu, kādi pielāgojumi ir jāveic. Lineārie regulatori izmanto jaudas tranzistoru (vai nu BJT, vai MOSFET atkarībā no izmantotās sastāvdaļas) kā mainīgu pretestību, kas darbojas kā sprieguma dalītāju tīkla pirmais pusē. Sprieguma dalītāja izeja tiek izmantota kā atgriezeniskā saite, lai pareizi vadītu strāvas tranzistoru, lai uzturētu pastāvīgu izejas spriegumu. Diemžēl, jo tranzistors uzvedas kā rezistors, tas izšķērdē daudz enerģijas, pārveidojot to siltumā, bieži vien daudz siltuma. Tā kā kopējā jauda, kas tiek pārveidota par siltumu, ir vienāda ar sprieguma kritumu starp ieejas spriegumu un izejas sprieguma laikiem, ko nodrošina piegādātā strāva, izdalītā jauda bieži vien var būt ļoti augsta, un tam ir vajadzīgas labas radiācijas caurules.
Lineāra regulatora alternatīva forma ir šunta regulators, piemēram, Zener diode. Nevis darbojas kā mainīga sērijas izturība kā tipisks lineārais regulators, bet šuntēšanas regulators nodrošina ceļu uz zemi, lai plūst pārmērīgs spriegums (un strāva). Diemžēl šāda regulatora veids bieži vien ir pat mazāk efektīvs nekā tipisks sērijas lineārais regulators, un tas ir praktiski tikai tad, ja ir vajadzīgs un piegādāts ļoti maz enerģijas.
Kā strādā komutācijas sprieguma regulatori
Pārejas sprieguma regulators darbojas pilnīgi citādā principā nekā lineārie sprieguma regulatori. Tā vietā, lai darbotos kā sprieguma vai strāvas izlietne, lai nodrošinātu pastāvīgu jaudu, pārslēgšanas regulators uzglabā enerģiju noteiktā līmenī un izmanto atgriezenisko saiti, lai nodrošinātu, ka uzlādēšanas līmenis tiek uzturēts ar minimālu sprieguma pulsāciju. Šis paņēmiens ļauj pārslēgšanas regulatoram būt daudz efektīvākam nekā lineārais regulators, pilnībā ieslēdzot tranzistoru (ar minimālu pretestību) tikai tad, ja enerģijas uzglabāšanas ķēdē ir vajadzīgs enerģijas pārrāvums. Tas samazina kopējo enerģijas daudzumu, kas sistēmā tiek iztērēts tranzistora pretestības laikā komutācijas laikā, jo tas pāriet no vadīšanas (ļoti zemas pretestības) pret nevadošu (ļoti augstu pretestību) un citiem mazu ķēdes zudumiem.
Jo ātrāk pārslēgsies regulators, jo mazāka enerģijas patēriņa jauda ir nepieciešama, lai saglabātu vēlamo izejas spriegumu, kas nozīmē mazāku komponentu izmantošanu. Tomēr ātrākas pārslēgšanās izmaksas ir efektivitātes zudums, jo vairāk laika tiek pavadīts pārejot no vadošās un nevadošās stadijām, kas nozīmē, ka pretestības siltuma dēļ tiek zaudēta jauda.
Vēl viena blakusparādība, kas saistīta ar ātrāku pārslēgšanos, ir elektroniskā trokšņa palielināšanās, ko rada pārslēgšanas regulators. Izmantojot dažādas pārslēgšanas metodes, pārslēdzējs regulators var atkāpties no ieejas sprieguma (buksu topoloģija), paātrināt spriegumu (palielināt topoloģiju), vai nu kāpināt vai pastiprināt spriegumu (buck-boost), ja nepieciešams, saglabāt vēlamo izejas spriegumu kas padara pārslēgšanas regulētājus par lielisku izvēli daudziem ar akumulatoru darbināmiem lietojumiem, jo pārslēgšanas regulators var palielināt vai palielināt ieejas spriegumu no akumulatora, kad akumulators izlādējas. Tas ļauj elektronikai turpināt darboties krietni tālāk nekā brīdī, kad akumulators varētu tieši piegādāt pareizo strāvas spriegumu, lai strāva darbotos.
