Regulator napona je uobičajena karakteristika u mnogim krugovima kako bi se osiguralo da se konstantnom, stabilnom naponu isporučuje osetljiva elektronika. Kako funkcionišu je tipično za mnoge analogne krugove, razumno i elegantno korištenje povratnih informacija za podešavanje izlaza na željeni nivo.
Pregled regulatora napona
Kada je potreban stalan, pouzdan napon, regulatori napona su komponente za pokretanje. Regulator napona uzima ulazni napon i stvara regulirani izlazni napon bez obzira na ulazni napon ili na fiksnom nivou napona ili na podesivom nivou napona (odabirom prave spoljašnje komponente). Ova automatska regulacija nivoa izlaznog napona obrađuje se različitim tehnikama povratne sprege, neke jednostavne kao zener diode, dok druge uključuju kompleksne povratne topologije koje mogu poboljšati performanse, pouzdanost, efikasnost i dodati druge karakteristike kao što je povećanje izlaznog napona iznad ulaznog napona na regulator napona.
Kako funkcionišu regulatori regulacije napona
Održavanje fiksnog napona sa nepoznatim i potencijalno bučnim (ili lošijim) ulazom zahtijeva povratni signal da zna koja podešavanja treba napraviti. Linearni regulatori koriste tranzistor snage (bilo BJT ili MOSFET u zavisnosti od korišćene komponente) kao varijabilni otpornik koji se ponaša kao prva polovina mreža razvodnika napona. Izlazni delilac napona se koristi kao povratna informacija kako bi se tranzistor moći pravilno primeniti kako bi se održao konstantni izlazni napon. Nažalost, pošto se tranzistor ponaša kao otpornik, troši mnogo energije pretvarajući ga na toplotu, često puno vrućine. S obzirom da je ukupna snaga pretvorena u toplotu jednaka padu napona između ulaznog napona i izlaznog napona u odnosu na trenutnu snagu, rasprostranjena snaga često može biti vrlo visoka i zahtijeva dobre heatsinkove.
Alternativni oblik linearnog regulatora je regulator šanta, kao što je Zener dioda . Umesto da djeluje kao otporan na varijabilne serije kao tipičan linearni regulator, regulator šanta obezbeđuje put do tla za proticanje viška napona (i struje). Nažalost, ovaj tip regulatora je često još manje efikasan od tipičnog linearnog regulatora serije i praktičan je samo ako je potrebna i potrebna je mala snaga.
Kako funkcionišu regulatori prelaznog napona
Regulator prekidačkog napona radi na sasvim drugačijem principu od regulatora napona. Umesto da djeluje kao napon ili trenutni sudoper da bi obezbedio konstantan izlaz, regulator prekidanja skladišti energiju na određenom nivou i koristi povratne informacije kako bi se osiguralo da se nivo napunjenosti održava sa minimalnim nihanjem napona. Ova tehnika dozvoljava regulatoru prekidanja da bude mnogo efikasniji od linearnog regulatora okretanjem tranzistora u potpunosti (sa minimalnim otporom) samo kada krug za skladištenje energije zahteva rafalnu energiju. Ovo smanjuje ukupnu potrošnju energije u sistemu do otpornosti tranzistora tokom prekidanja jer prelazi iz provodenja (vrlo nizak otpor) na neprovodnu (vrlo visoku otpornost) i ostale gubitke u malim kolima.
Što brži prekidač regulatora prelazi, manje kapaciteta za skladištenje energije treba da održava željeni izlazni napon, što znači da se mogu koristiti manje komponente. Međutim, trošak bržeg prebacivanja je gubitak efikasnosti pošto se troši više vremena prelaskom između stanja provodljivosti i neprevođenja, što znači da se više gubi struja zbog otpornog grejanja.
Još jedan neželjeni efekat bržeg prebacivanja je povećanje elektronske buke koju generiše prekidački regulator. Koristeći različite tehnike prekidanja, regulator prelaska može smanjiti ulazni napon (buck topologija), povećati napon (povećanje topologije) ili oboje podići ili ubrzati napon (buck-boost) ako je potrebno održavati željeni izlazni napon čineći regulatorima za prebacivanje odličan izbor za mnoge aplikacije na baterije, jer regulator prekidača može ubrzati ili povećati ulazni napon iz baterije dok se baterija isprazni. Ovo omogućava elektronici da nastavi da funkcioniše mnogo više od tačke u kojoj bi baterija mogla direktno snabdijevati odgovarajući napon za rad kola.