Regulatorji napetosti sprejmejo vhodno napetost in ustvarijo regulirano izhodno napetost na fiksni ali nastavljivi ravni. To samodejno regulacijo nivoja izhodne napetosti različno obravnavajo različni tipi napetostnih regulatorjev.
Vrste napetostnih regulatorjev
Najcenovnejša in pogosto najpreprostejša vrsta napetostnih regulatorjev za uporabo so linearni napetostni regulatorji. Linearni regulatorji so kompaktni in se pogosto uporabljajo v nizkonapetostnih sistemih z majhno močjo. Stikalni regulatorji so učinkovitejši od linearnih regulatorjev napetosti, vendar je z njimi težje delati in so dražji. Zener diode so poceni in enostavne za uporabo, vendar so manj učinkovite od linearnih regulatorjev.
Linearni regulatorji
Eden najosnovnejših načinov za zagotavljanje stabilne napetosti za elektroniko je uporaba standardnega 3-pinskega linearnega regulatorja napetosti, kot je LM7805, ki zagotavlja 5-voltno, 1-ampersko izhodno napetost z vhodno napetostjo do 36 voltov (odvisno od modela).
Linearni regulatorji delujejo tako, da prilagodijo ekvivalentno serijsko upornost (ESR) regulatorja na podlagi povratne napetosti in v bistvu postanejo vezje delilnika napetosti. To omogoča, da regulator oddaja konstantno napetost ne glede na trenutno obremenitev, do njegove trenutne zmogljivosti.
Ena od velikih slabosti linearnih regulatorjev napetosti je velik najmanjši padec napetosti, ki znaša 2,0 volta pri standardnem linearnem regulatorju napetosti LM7805. To pomeni, da je za stabilen izhod 5 voltov potreben vsaj 7-voltni vhod. Ta padec napetosti igra veliko vlogo pri moči, ki jo odvaja linearni regulator, ki mora odvajati vsaj 2 vata, če zagotavlja 1-ampersko obremenitev (2-voltni padec napetosti krat 1 amper).
Odvajanje moči se poslabša, ko se razlika med vhodno in izhodno napetostjo poveča. Na primer, medtem ko 7-voltni vir, reguliran na 5 voltov, ki daje 1 amper, odvaja 2 vata skozi linearni regulator, 10-voltni vir, reguliran na 5 voltov, ki oddaja enak tok, oddaja 5 vatov, zaradi česar je regulator le 50 % učinkovit.
Preklapljanje regulatorjev
Linearni regulatorji so odlične rešitve za nizkoenergijske in poceni aplikacije, kjer je napetostna razlika med vhodom in izhodom nizka in ni potrebna velika moč. Največja slabost linearnih regulatorjev je, da so neučinkoviti, pri čemer pridejo v poštev preklopni regulatorji.
Ko je potrebna visoka učinkovitost ali se pričakuje širok razpon vhodne napetosti, postane preklopni regulator najboljša možnost. Preklopni regulatorji napetosti imajo učinkovitost 85 % ali več v primerjavi z učinkovitostjo linearnega regulatorja napetosti, ki je pogosto pod 50 %.
Preklopni regulatorji na splošno zahtevajo dodatne komponente kot linearni regulatorji. Vrednosti komponent bolj vplivajo na splošno delovanje stikalnih regulatorjev kot linearni regulatorji. Obstajajo tudi konstrukcijski izzivi pri učinkoviti uporabi preklopnih regulatorjev brez ogrožanja delovanja vezja, ki je posledica elektronskega šuma, ki ga ustvarja regulator.
zener diode
Eden najpreprostejših načinov za regulacijo napetosti je Zener dioda. Medtem ko so linearni regulatorji običajno osnovne konstrukcije, Zener dioda zagotavlja ustrezno regulacijo napetosti v eni komponenti.
Ker Zener diode preusmerijo vso dodatno napetost nad pragom prebojne napetosti na ozemljitev, se lahko uporablja kot preprost regulator napetosti z izhodno napetostjo, potegnjeno preko vodnikov Zener diode.
Vendar pa imajo Zenerji pogosto omejeno zmožnost ravnanja z močjo, kar jih omejuje le na aplikacije z nizko porabo energije. Ko uporabljate Zener diode na ta način, je najbolje omejiti razpoložljivo moč, ki lahko teče skozi Zener, tako da strateško izberete upor ustrezne velikosti.
