Daugelio grandinių įtampos reguliatoriai yra įprasti veiksniai, užtikrinantys, kad į jautrią elektroniką būtų tiekiama pastovi, stabili įtampa. Kaip jie veikia, būdinga daugeliui analoginių grandinių, racionalus ir elegantiškas grįžtamojo ryšio naudojimas norint išlyginti norimą lygį.
Įtampos reguliatoriaus apžvalga
Kai reikalinga pastovi, patikima įtampa, įtampos reguliatoriai yra "go-to" komponentai. Įtampos reguliatoriai imasi įėjimo įtampos ir sukuria reguliuotą išėjimo įtampą nepriklausomai nuo įėjimo įtampos fiksuoto įtampos lygyje arba reguliuojamo įtampos lygio (pasirinkdami tinkamus išorinius komponentus). Šis automatinis išėjimo įtampos lygio reguliavimas yra atliekamas įvairiais grįžtamojo ryšio būdais, kai kurie yra tokie pat paprasti, kaip "Zener" diodas, o kiti apima sudėtingas grįžtamojo ryšio topologijas, kurios gali pagerinti našumą, patikimumą ir našumą bei pridėti kitas funkcijas, pvz., Padidinant išėjimo įtampą virš įėjimo įtampos įtampos reguliatorius.
Kaip veikia linijiniai įtampos reguliatoriai
Norint išlaikyti fiksuotą įtampą su nežinomu ir potencialiai triukšmingu (arba blogesniu) įėjimu, reikia gauti grįžtamojo ryšio signalą, kad žinotumėte, kokius koregavimus reikia atlikti. Linijiniai reguliatoriai naudoja galios tranzistorius (tiek BJT, tiek MOSFET, priklausomai nuo naudojamo komponento) kaip kintamo rezistoriaus, kuris elgiasi kaip pirmoji įtampos daliklio tinklo pusė. Įtampos daliklio išėjimas naudojamas kaip grįžtamasis ryšys, norint tinkamai valdyti galios tranzistorą, kad išlaikytų pastovią išėjimo įtampą. Deja, kadangi tranzistorius elgiasi kaip rezistorius, jis suvartoja daug energijos, jį paverčia šiluma, dažnai daug šilumos. Kadangi bendra galia, paversta šiluma, yra lygi įtampos kritimui tarp įėjimo įtampos ir išėjimo įtampos, lyginant su tiekiama srovė, dažniausiai gali būti labai didelė galia, todėl reikia gerų radiatorių.
Alternatyvi linijinio reguliatoriaus forma yra šunto reguliatorius, pvz., "Zener" diodas. Užuot veikiant kintamuoju serijos varikliu kaip įprastai reguliuojančia reguliatoriumi, šunto reguliatorius suteikia kelią į žemę, kad galėtų tekėti perteklinė įtampa (ir srovė). Deja, tokio tipo reguliatorius dažnai yra net mažiau veiksmingas nei tipinis serijinis linijinis reguliatorius, ir jis yra tik praktiškas, kai reikia ir tiekiama labai mažai energijos.
Kaip veikia perjungimo įtampos reguliatoriai
Perjungimo įtampos reguliatorius veikia visiškai kitokiu principu nei linijinės įtampos reguliatoriai. Užuot veikiant kaip įtampos arba srovės kriaukle, kad būtų užtikrintas nuolatinis išėjimas, perjungimo reguliatorius energiją saugo nustatytu lygiu ir naudoja atsiliepimus, kad užtikrintų, jog įkrovos lygis būtų išlaikytas su mažiausiu įtampos spinduliavimu. Ši technika leidžia perjungimo reguliatorių būti daug efektyvesnė nei linijinė reguliatorius, visiškai pasukdami tranzistorių (su minimaliu pasipriešinimu) tik tada, kai energijos kaupimo grandinei reikia energijos sprogo. Tai sumažina bendrą sistemos energijos nuostolį, kuris perjungiamas į tranzistoriaus pasipriešinimą, nes jis pereina nuo laidų (labai mažo atsparumo) iki neveikiančių (labai didelio atsparumo) ir kitų nedidelių grandinių nuostolių.
Kuo greičiau įjungiamas perjungimo reguliatorius, tuo mažiau energijos talpa tenka norint išlaikyti pageidaujamą išėjimo įtampą, o tai reiškia, kad galima naudoti mažesnes sudedamąsias dalis. Tačiau spartesnio perjungimo kaina yra efektyvumo praradimas, nes daugiau laiko praleidžiamas pereinant nuo laidžiojo ir nepakankamo laidumo būsenų, o tai reiškia, kad dėl rezistinio šildymo prarandama daugiau galios.
Kitas greitesnio perjungimo šalutinis poveikis yra elektroninio triukšmo, kurį sukelia perjungimo reguliatorius, padidėjimas. Naudodamiesi skirtingomis perjungimo technologijomis, perjungimo reguliatorius gali atleisti įėjimo įtampą (buko topologiją), pakelti įtampą (padidinimo topologiją), arba tiek atsistatydinti, tiek padidinti įtampą (buck-boost), jei reikia, išlaikyti pageidaujamą išėjimo įtampą todėl perjungimo reguliatoriai yra puikus pasirinkimas daugeliui baterijų veikiančių įrenginių, nes perjungimo reguliatorius gali pakelti ar padidinti baterijos įėjimo įtampą, kai baterija išsikrauna. Tai leidžia elektronikai ir toliau veikti gerai už taško, kuriuo baterija gali tiesiogiai tiekti tinkamą įtampą, kad grandinė veiktų.
