Įtampos reguliatoriai ima įėjimo įtampą ir sukuria reguliuojamą išėjimo įtampą fiksuotu arba reguliuojamu lygiu. Šis automatinis išėjimo įtampos lygio reguliavimas įvairių tipų įtampos reguliatoriais valdomas skirtingai.
Įtampos reguliatorių tipai
Pigiausi ir dažnai lengviausiai naudojami įtampos reguliatoriai yra linijiniai įtampos reguliatoriai. Linijiniai reguliatoriai yra kompaktiški ir dažnai naudojami žemos įtampos, mažos galios sistemose. Perjungimo reguliatoriai yra efektyvesni nei linijiniai įtampos reguliatoriai, tačiau su jais sunkiau dirbti ir jie yra brangesni. Zenerio diodai yra nebrangūs ir paprasti naudoti, tačiau yra mažiau veiksmingi nei linijiniai reguliatoriai.
Tiesijiniai reguliatoriai
Vienas iš paprasčiausių būdų užtikrinti stabilią elektronikos įtampą yra naudoti standartinį 3 kontaktų linijinės įtampos reguliatorių, pvz., LM7805, kuris suteikia 5 voltų, 1 ampero išvestį su įvesties įtampa. iki 36 voltų (priklausomai nuo modelio).
Tiesiniai reguliatoriai veikia reguliuodami reguliatoriaus ekvivalentinę serijinę varžą (ESR), pagrįstą grįžtamojo ryšio įtampa, iš esmės tapdami įtampos daliklio grandine. Tai leidžia reguliatoriui išvesti pastovią įtampą, neatsižvelgiant į jam taikomą dabartinę apkrovą, iki dabartinės talpos.
Vienas iš didelių linijinių įtampos reguliatorių minusų yra didelis minimalus įtampos kritimas, kuris yra 2,0 voltų standartiniame linijinės įtampos reguliatoriuje LM7805. Tai reiškia, kad norint gauti stabilų 5 voltų išėjimą, reikalingas bent 7 voltų įėjimas. Šis įtampos kritimas vaidina svarbų vaidmenį tiesinio reguliatoriaus išsklaidomai galiai, kuri turi išsklaidyti bent 2 vatus, jei tiekia 1 amperinę apkrovą (2 voltų įtampos kritimas kartojamas 1 ampere).
Padidėjus įvesties ir išėjimo įtampos skirtumui, galios sklaidymas blogėja. Pavyzdžiui, 7 voltų š altinis, reguliuojamas iki 5 voltų, tiekiantis 1 amperą, išsklaido 2 vatus per linijinį reguliatorių, o 10 voltų š altinis, reguliuojamas iki 5 voltų, tiekiantis tą pačią srovę, išsklaido 5 vatus, todėl reguliatoriaus efektyvumas yra tik 50 %.
Reguliatorių perjungimas
Tiesijiniai reguliatoriai yra puikūs sprendimai mažos galios, nebrangioms programoms, kai įtampos skirtumas tarp įvesties ir išėjimo yra mažas ir nereikia daug galios. Didžiausias linijinių reguliatorių trūkumas yra tas, kad jie yra neefektyvūs, todėl perjungiami reguliatoriai.
Kai reikia didelio efektyvumo arba tikimasi plataus įvesties įtampos diapazono, perjungimo reguliatorius tampa geriausiu pasirinkimu. Perjungimo įtampos reguliatorių galios efektyvumas yra 85 % arba didesnis, palyginti su linijinio įtampos reguliatoriaus efektyvumu, kuris dažnai yra mažesnis nei 50 %.
Perjungimo reguliatoriams paprastai reikia papildomų komponentų, palyginti su linijiniais reguliatoriais. Komponentų vertės turi daugiau įtakos bendram perjungimo reguliatorių veikimui nei linijinių reguliatorių. Taip pat kyla projektavimo iššūkių efektyviai naudojant perjungimo reguliatorius nepakenkiant grandinės veikimui, atsirandančiam dėl reguliatoriaus generuojamo elektroninio triukšmo.
Zenerio diodai
Vienas iš paprasčiausių būdų reguliuoti įtampą yra Zenerio diodas. Nors linijiniai reguliatoriai paprastai yra pagrindinės konstrukcijos, Zenerio diodas užtikrina tinkamą įtampos reguliavimą viename komponente.
Kadangi Zener diodai visą papildomą įtampą, viršijančią gedimo įtampos slenkstį, nukreipia į žemę, todėl jį galima naudoti kaip paprastą įtampos reguliatorių, kai išėjimo įtampa traukiama per Zenerio diodo laidus.
Tačiau Zeneriai dažnai turi ribotą galimybę valdyti energiją, todėl tai ribojama tik mažos galios programomis. Naudojant Zener diodus tokiu būdu, geriausia apriboti galią, kuri gali tekėti per Zener, strategiškai pasirinkus tinkamo dydžio rezistorių.
