Objašnjenje tri različite vrste regulatora napona
Kada je potreban stabilan, pouzdan napon , regulatori napona su komponenta koja se nalazi na ulazu. Uzimaju ulazni napon i stvaraju regulirani izlazni napon bez obzira na ulazni napon ili na fiksnom nivou napona ili podesivom nivou napona (odabirom prave spoljašnje komponente).
Ova automatska regulacija nivoa izlaznog napona obrađuje se različitim tehnikama povratne sprege, neke jednostavne kao Zenerove diode, dok druge uključuju složene topološke povratne informacije koje mogu poboljšati performanse, pouzdanost, efikasnost i dodati druge karakteristike poput povećanja izlaznog napona iznad ulaznog napona na regulator napona.
Vrste regulatora napona
Postoji nekoliko vrsta regulatora napona koji se kreću od vrlo pristupačne do veoma efikasne. Najjeftiniji i često najlakši tip regulatora napona za upotrebu su linearni regulatori napona.
Linearni regulatori dolaze u nekoliko tipova, vrlo su kompaktni i često se koriste u niskonaponskim sistemima niske snage.
Prebacivanje regulatora su mnogo efikasnije od regulatora napona, ali su teže raditi i skuplje.
Linearni regulatori
Jedan od najnaprednijih načina za regulaciju napona i obezbeđivanje stabilnog napona za elektroniku jeste korišćenje standardnog 3-pinnog regulatora napona kao što je LM7805, koji daje izlaz 5 ampera 1 amper sa ulaznim naponom do 36 volta ( ovisno o modelu).
Linearni regulatori rade tako što podešavaju efikasnu serijsku otpornost regulatora na osnovu napona povratne sprege, u suštini postaju krug razvodnika napona. Ovo omogućava regulatoru izlazni efektivni konstantni napon bez obzira na to koliko je trenutna opterećenja postavljena na njega, do trenutnog kapaciteta.
Jedna od velikih nedostataka linearnim regulatorima napona je veliki minimalni pad napona preko regulatora napona, što je 2,0 volti na standardnom regulatoru napona LM7805. To znači da je za dobijanje stabilnog 5-voltnog izlaza potrebno barem ulaz od 7 volti. Ovaj pad napona igra veliku ulogu u snagom koja se rasprši pomoću linearnog regulatora, što bi moralo da disipira najmanje 2 vati ako je isporučilo opterećenje od 1 amp (napon padnjenja 2 volta 1 amp).
Disipacija snage pogoršava veću razliku između ulaznog i izlaznog napona. Tako, na primjer, dok bi izvori od 7 volti regulisani na 5 volti koji isporučuju 1 amper, raspadajuće 2 vati preko linijskog regulatora, izvori od 10 volti regulisani na 5 volti koji isporučuju istu struju bi rasipali 5 vati, čineći regulatoru samo 50% efikasnim .
Prebacivanje regulatora
Linearni regulatori su odlična rešenja za nisku potrošnju, niske troškove, gde je razlika napona između ulaza i izlaza niska i nije potrebna velika snaga. Najveća neuporedivo linearna regulatorna regulativa je da su veoma neefikasni, a tu se uključuju i regulatori prelaska.
Kada je potrebna velika efikasnost ili se očekuje širok opseg ulaznog napona, uključujući ulazne napone ispod željenog izlaznog napona, regulator prelaska postaje najbolja opcija. Prekidači regulatora napona imaju efikasnost snage 85% ili bolje u odnosu na efikasnost regulatora linearnog napona koji su često ispod 50%.
Prebacivanje regulatora uglavnom zahtijeva dodatne komponente preko linearnih regulatora, a vrijednosti komponenti imaju mnogo više utjecaja na ukupne performanse regulatora prekidača od linearnih regulatora.
Postoje i više izazova u dizajnu kako bi efikasno korišćeni regulatori prekidača bez ugrožavanja performansi ili ponašanja ostatka kola zbog elektronske buke koju regulator može generirati.
Zener diode
Jedan od najjednostavnijih načina za regulaciju napona je Zenerova dioda. Iako je linearni regulator prilično osnovna komponenta sa nekoliko dodatnih komponenata potrebnih za rad i vrlo malo složenosti dizajna, Zenerova dioda može u nekim slučajevima obezbediti adekvatnu regulaciju napona samo sa jednom komponentom.
Pošto Zenerova dioda skida sve dodatni napon iznad praga napona napona na zemlju, može se koristiti kao vrlo jednostavan regulator napona sa izlaznim naponom izvučenim preko provodnika zener diode.
Nažalost, Zeneri su često veoma ograničeni u svojoj sposobnosti za rukovanje snagom koji ograničava gdje se mogu koristiti kao naponski regulatori samo za aplikacije sa niskom snagom. Kada koristite Zenerove diode na ovaj način, najbolje je ograničiti raspoloživu snagu koja može proći kroz Zener strateškim odabirom odgovarajućeg otpornika.