Įtampos reguliatoriai paima įėjimo įtampą ir sukuria reguliuojamą išėjimo įtampą, neatsižvelgiant į įvesties įtampą esant fiksuotam arba reguliuojamam įtampos lygiui. Šis automatinis išėjimo įtampos lygio reguliavimas tvarkomas įvairiais grįžtamojo ryšio metodais. Kai kurie iš šių metodų yra tokie pat paprasti kaip Zener diodas. Kiti apima sudėtingas grįžtamojo ryšio topologijas, kurios pagerina našumą, patikimumą ir efektyvumą bei prideda kitų funkcijų, pvz., padidina išėjimo įtampą, viršijančią įtampos reguliatoriaus įėjimo įtampą.
Įtampos reguliatoriai yra įprasta daugelio grandinių savybė, užtikrinanti, kad jautriai elektronikai būtų tiekiama pastovi, stabili įtampa.
Kaip veikia tiesiniai įtampos reguliatoriai
Norint išlaikyti fiksuotą įtampą su nežinoma ir galimai triukšminga įvestimi, reikalingas grįžtamasis signalas, kad būtų paaiškinta, kokius koregavimus reikia atlikti. Linijiniai reguliatoriai naudoja galios tranzistorių kaip kintamąjį rezistorių, kuris veikia kaip pirmoji įtampos skirstytuvo tinklo pusė. Įtampos daliklio išvestis tinkamai varo galios tranzistorių, kad išlaikytų pastovią išėjimo įtampą.
Kadangi tranzistorius elgiasi kaip rezistorius, jis eikvoja energiją paversdamas ją šiluma – dažnai daug šilumos. Kadangi bendra į šilumą konvertuojama galia yra lygi įtampos kritimui tarp įvesties įtampos ir išėjimo įtampos, padaugintos iš tiekiamos srovės, išsklaidyta galia dažnai gali būti labai didelė, todėl reikia gerų radiatorių.
Kita linijinio reguliatoriaus forma yra šunto reguliatorius, pvz., Zenerio diodas. Užuot veikęs kaip kintamoji serijinė varža, kaip tai daro tipinis linijinis reguliatorius, šunto reguliatorius suteikia kelią į žemę perteklinei įtampai (ir srovei) tekėti. Šio tipo reguliatorius dažnai yra mažiau efektyvus nei įprastas serijinis linijinis reguliatorius. Tai praktiška tik tada, kai reikia ir tiekiama mažai energijos.
Kaip veikia perjungimo įtampos reguliatoriai
Perjungimo įtampos reguliatorius veikia kitu principu nei linijiniai įtampos reguliatoriai. Užuot veikęs kaip įtampos ar srovės kriauklė, užtikrinanti pastovų išėjimą, perjungimo reguliatorius kaupia energiją tam tikru lygiu ir naudoja grįžtamąjį ryšį, kad užtikrintų, jog įkrovos lygis būtų palaikomas esant minimaliam įtampos pulsavimui. Ši technika leidžia perjungimo reguliatoriui būti efektyvesniam nei linijiniam reguliatoriui, kai tranzistorius visiškai įjungiamas (su minimaliu pasipriešinimu) tik tada, kai energijos kaupimo grandinei reikia energijos pliūpsnio. Šis metodas sumažina bendrą sistemoje eikvojamą galią iki tranzistoriaus varžos perjungimo metu, kai jis pereina iš laidžiosios (labai mažos varžos) į nelaidžią (labai didelė varža) ir kitus mažus grandinės nuostolius.
Kuo greičiau persijungia perjungimo reguliatorius, tuo mažesnės energijos kaupimo talpos jam reikia norint palaikyti norimą išėjimo įtampą, o tai reiškia, kad galima naudoti mažesnius komponentus. Tačiau greitesnio perjungimo kaina praranda efektyvumą, nes daugiau laiko praleidžiama pereinant iš laidžios būsenos į nelaidžią būseną. Dėl varžinio šildymo prarandama daugiau galios.
Kitas greitesnio perjungimo šalutinis poveikis yra perjungimo reguliatoriaus sukuriamo elektroninio triukšmo padidėjimas. Naudodamas skirtingus perjungimo būdus, perjungimo reguliatorius gali:
- Sumažinkite įvesties įtampą (buck topologija).
- Padidinkite įtampą (didinimo topologija).
- Jei reikia, sumažinkite arba padidinkite įtampą (padidinkite), kad išlaikytumėte pageidaujamą išėjimo įtampą.
Dėl šio lankstumo perjungimo reguliatoriai yra puikus pasirinkimas daugeliui baterijomis maitinamų programų, nes perjungimo reguliatorius gali padidinti arba padidinti įvesties įtampą iš akumuliatoriaus, kai baterija išsikrauna.
