- Vrste tokokroga regulatorja napetosti
- Vezje linearnega napetostnega regulatorja
- 1. Serijski regulator napetosti
- Zenerjev regulator napetosti
- Preklopni regulator napetosti
- Preklopni regulator napetosti Buck ali Step-Down
- Preklopni regulator napetosti za povečanje ali povečanje
- Preklopni regulator napetosti Buck-Boost
- Praktični primer regulacijskih vezij
Kot že ime pove, je regulator napetosti vezje, ki se uporablja za uravnavanje napetosti. Regulirana napetost je nemoteno dovajanje napetosti, brez hrupa ali motenj. Izhod iz napetostnega regulatorja je neodvisen od toka obremenitve, temperature in spremenljive izmenične napetosti. Regulatorji napetosti so prisotni v skoraj vsaki elektroniki ali gospodinjskih aparatih, kot so televizor, hladilnik, računalnik itd., Za stabilizacijo napajalne napetosti.
V bistvu regulator napetosti zmanjša variacije napetosti, da zaščiti napravo. V električnem distribucijskem sistemu so regulatorji napetosti bodisi v napajalnih vodih bodisi v podstanici. V tej liniji se uporabljata dve vrsti regulatorjev, eden je stopničasti regulator, pri katerem stikala uravnavajo dovod toka. Drugi je indukcijski regulator, ki je izmenični električni stroj, podoben asinhronskemu motorju, ki napaja kot sekundarni vir. Zmanjšuje nihanje napetosti in zagotavlja stabilen izhod.
V nadaljevanju so razloženi različni tipi napetostnih regulatorjev.
Vrste tokokroga regulatorja napetosti
Vezje linearnega napetostnega regulatorja
- Serijski regulator napetosti
- Regulator napetosti
Vezje Zenerjevega regulatorja napetosti
Preklopni tokokrog regulatorja napetosti
- Buck tip
- Vrsta pospeševanja
- Buck / Boost tip
Vezje linearnega napetostnega regulatorja
To so najpogostejši regulatorji, ki se uporabljajo v elektroniki za vzdrževanje enakomerne izhodne napetosti. Linearni regulatorji napetosti delujejo kot vezje delilnika napetosti, pri čemer se upor regulatorja spreminja glede na spremembo obremenitve in daje konstantno izhodno napetost. Nekaj prednosti in slabosti linearnega regulatorja napetosti je navedenih spodaj:
Prednosti
- Izhodna napetost valovanja je nizka
- Odziv je hiter
- Manj hrupa
Slabosti
- Nizka učinkovitost
- Potreben je velik prostor
- Izhodna napetost bo vedno manjša od vhodne napetosti
1. Serijski regulator napetosti
Neregulirana napetost je neposredno sorazmerna s padcem napetosti na zaporedno povezanem uporu in ta padec napetosti je odvisen od toka, ki ga porabi obremenitev. Če se trenutna poraba obremenitve poveča, se bo zmanjšal tudi osnovni tok in zaradi tega bo manjši tok kolektorja tekel skozi priključek oddajnika kolektorja in s tem se bo tok skozi obremenitev povečal in obratno.
Regulirana izhodna napetost regulatorja napetostne napetosti je definirana kot:
V OUT = V Z + V BE
Zenerjev regulator napetosti
Zenerjevi regulatorji napetosti so cenejši in primerni samo za vezja z majhno močjo. Uporablja se lahko v aplikacijah, kjer količina energije, ki jo zapravimo med regulacijo, ne predstavlja večje zaskrbljenosti.
Upor je zaporedno povezan s cenerjevo diodo, da se omeji količina toka, ki teče skozi diodo, in vhodna napetost Vin (ki mora biti večja od zenerjeve napetosti) je priključena, kot je prikazano na sliki in izhodna napetost Vout, je odvzet čez cenerjevo diodo z Vout = Vz (Zenerjeva napetost). Kot vemo, se Zenerjeva dioda začne izvajati v obratni smeri, ko je uporabljena napetost višja od napetosti okvare Zenerja. Torej, ko se začne izvajati, vzdržuje enako napetost na sebi in pretaka nazaj odvečni tok, s čimer zagotavlja stabilno izhodno napetost.
Več o Zener diodi deluje tukaj.
Preklopni regulator napetosti
Obstajajo tri vrste preklopnih regulatorjev napetosti:
- Preklopni regulator napetosti Buck ali Step-Down
- Preklopni regulator napetosti za povečanje ali povečanje
- Preklopni regulator napetosti Buck / Boost
Preklopni regulator napetosti Buck ali Step-Down
Za zmanjšanje napetosti na izhodu se uporablja Buck regulator, lahko celo uporabimo vezje delilnika napetosti za zmanjšanje izhodne napetosti, vendar je učinkovitost vezja delilnika napetosti majhna, ker upori energijo odvajajo kot toploto. V vezju uporabljamo kondenzator, diodo, induktor in stikalo. Shema vezja za Buck preklopni napetostni regulator je podana spodaj:
Ko je stikalo vklopljeno, dioda ostane obrnjena in je napajanje priključeno na induktor. Ko je stikalo odprto, se polarnost induktorja obrne in dioda postane usmerjena naprej in induktor priklopi na tla. Potem se tok skozi induktor zmanjša z naklonom:
d I L / dt = (0-V IZHOD) / L
Kondenzator se uporablja za preprečevanje padca napetosti na nič na bremenu. Če stikalo za odpiranje in zapiranje nadaljujemo, bo povprečna napetost na obremenitvi manjša od vhodne napetosti. Izhodno napetost lahko nadzirate s spreminjanjem delovnega cikla stikalne naprave.
Izhodna napetost = (vhodna napetost) * (odstotek časa, ko je stikalo vklopljeno)
Če želite izvedeti več o pretvorniku Buck, sledite povezavi.
Preklopni regulator napetosti za povečanje ali povečanje
Boost regulator se uporablja za povečanje napetosti na bremenu. Shema vezja za regulator tlaka je podana spodaj:
Ko je stikalo zaprto, se dioda obnaša kot obrnjena pristranskost in tok skozi induktor še naprej narašča. Zdaj, ko je stikalo odprto, bo induktor ustvaril silo, zaradi katere bo tok še naprej tekel in kondenzator se bo začel polniti. Z neprekinjenim vklopom in izklopom stikala bomo pri obremenitvi prejemali napetost, višjo od vhodne napetosti. Izhodno napetost lahko nadzorujemo tako, da nadzorujemo čas vklopa (ton) stikala.
Izhodna napetost = vhodna napetost / odstotek časa, ko je stikalo odprto
Če želite izvedeti več o pretvorniku Boost, sledite povezavi.
Preklopni regulator napetosti Buck-Boost
Buck-Boost Switching Regulator je kombinacija Buck in Boost Regulatorja, daje obrnjeno izhodno moč, ki je lahko večja ali manjša od dovedene vhodne napetosti.
Ko je stikalo vklopljeno, se dioda obnaša kot obrnjeno pristransko in induktor shranjuje energijo, ko je stikalo izklopljeno, induktor začne sproščati energijo z obratno polarnostjo, ki polni kondenzator. Ko energija, shranjena v induktorju, postane nič, se kondenzator začne prazniti v obremenitev z obratno polarnostjo. Zaradi tega regulatorja spodrsljaja, imenovanega tudi obratni regulator.
Izhodna napetost je definirana kot
Vout = Vin (D / 1-D) Kjer je D delovni cikel
Če je delovni cikel nizek, se regulator obnaša kot Buck regulator in ko je delovni cikel visok, se regulator obnaša kot regulator ojačevanja.
Praktični primer regulacijskih vezij
Pozitivno linearno napetostno vezje
Z uporabo 7805 IC smo zasnovali pozitivno linearno napetostno regulatorno vezje. Ta IC ima vsa vezja za zagotavljanje 5voltnega reguliranega napajanja. Vhodna napetost mora biti najmanj več kot 2v od nazivne vrednosti, kot pri LM7805, vsaj 7v.
Na IC se napaja neurejena vhodna napetost in na izhodnem sponki dobimo regulirano napetost. Ime IC opredeljuje njegovo funkcijo, 78 predstavlja pozitiven znak in 05 predstavlja vrednost regulirane izhodne napetosti. Kot vidite v vezju, 7805IC damo 9V, na izhodu pa reguliramo + 5V. Kondenzator C1 in C2 se uporabljata za filtracijo.
Vezje Zenerjevega regulatorja napetosti
Tu smo zasnovali Zenerjev regulator napetosti z uporabo 5.1V Zener diode. Zenerjeva dioda deluje kot senzorski element. Ko napajalna napetost preseže napetost okvare, se začne izvajati v obratni smeri in vzdržuje enako napetost na njej ter pretaka nazaj odvečni tok in tako zagotavlja stabilno izhodno napetost. V tem vezju oddajamo 9V vhodne napetosti in dobimo skoraj 5,1 napetost regulirane izhoda.