Како функционишу напонски регулатори

Регулатор напона је уобичајена карактеристика у многим круговима како би се осигурала константна и стабилна напона на осетљивој електроници. Како функционишу је типично за многе аналогне кругове, разумно и елегантно коришћење повратних информација за подешавање излаза на жељени ниво.

Преглед регулатора напона

Када је потребан стабилан, поуздан напон, регулатори напона су компоненте за покретање. Регулатор напона узима улазни напон и ствара регулисан излазни напон без обзира на улазни напон или на фиксном нивоу напона или на подесивом нивоу напона (одабиром праве спољашње компоненте). Ова аутоматска регулација нивоа излазног напона обрађује се различитим техникама повратне спреге, неке једноставне као зенер диоде, док друге укључују комплексне повратне топологије које могу побољшати перформансе, поузданост, ефикасност и додати друге карактеристике као што је повећање излазног напона изнад улазног напона на регулатор напона.

Како функционишу регулатори напона

Одржавање фиксног напона са непознатим и потенцијално бучним (или лошијим) улазом захтева сигнал повратне спреге да зна која подешавања треба направити. Линеарни регулатори користе транзистор снаге (било БЈТ или МОСФЕТ у зависности од коришћене компоненте) као варијабилни отпорник који се понаша као прва половина мрежа разводника напона. Излаз дељивача напона се користи као повратна информација како би се транзистор електромоторно погонио како би се одржао константни излазни напон. Нажалост, пошто се транзистор понаша као отпорник, троши много енергије претварајући га на топлоту, често пуно врућине. Пошто је укупна снага претворена у топлоту једнака паду напона између улазног напона и излазног напона у односу на тренутну снагу, распрострањена снага често може бити врло висока и захтева добре хеатсинкове.

Алтернативни облик линеарног регулатора је регулатор шанта, као што је Зенер диода . Уместо да дјелује као отпор променљиве серије као типични линеарни регулатор, регулатор шанта обезбеђује пут до тла за протицање вишка напона (и струје). Нажалост, овај тип регулатора је често чак и мање ефикасан од типичног линеарног регулатора серије и практичан је само ако је врло мало енергије потребна и испоручена.

Како функционишу регулатори преклопног напона

Регулатор прекидачког напона ради на сасвим другом принципу од регулатора напона. Уместо да делује као напон или тренутни судопер за обезбеђивање константног излаза, регулатор преклопа штеди енергију на одређеном нивоу и користи повратне информације како би се осигурало да се ниво напуњености одржава са минималним нихањем напона. Ова техника омогућава регулатору прекидача да буде много ефикаснији од линеарног регулатора окретањем транзистора (са минималним отпором) само када круг за складиштење енергије захтева рафалну енергију. Ово смањује укупну потрошњу енергије у систему до отпорности транзистора током прекидања јер прелазак из проводења (врло низак отпор) на непроводну (врло високу отпорност) и друге губитке у малим колима.

Што бржи прекидач регулатора прелази, мање капацитета за складиштење енергије је потребно за одржавање жељеног излазног напона, што значи да се могу користити мање компоненте. Међутим, трошак бржег пребацивања је губитак ефикасности пошто се троши више времена прелазак између стања проводљивости и непредукције, што значи да се више губи снага због отпорног загревања.

Још један нежељени ефекат бржег пребацивања је повећање електронске буке коју генерише прекидачки регулатор. Користећи различите технике прекидања, регулатор преласка може смањити улазни напон (буцк топологија), повећати напон (повећање топологије) или обоје подићи или повећати напон (буцк-боост), по потреби одржати жељени излазни напон чинећи регулаторима за пребацивање одличан избор за многе апликације на батерије, јер регулатор прекидача може убрзати или повећати улазни напон из батерије док се батерија испразни. Ово омогућава електроници да настави да функционише много више од тачке у којој би батерија могла директно снабдијевати одговарајући напон за рад кола.