Regulátor napätia je jednoduché a nákladovo efektívne zariadenie, ktoré dokáže meniť vstupné napätie na výstupe na inú úroveň a dokáže udržiavať konštantné výstupné napätie aj pri rôznych podmienkach zaťaženia. Takmer všetky elektronické zariadenia, od nabíjačky mobilných telefónov cez klimatizáciu až po zložité elektromechanické zariadenia, používajú regulátor napätia na zabezpečenie rôznych jednosmerných napätí pre rôzne súčasti prístroja. Okrem toho všetky napájacie obvody používajú čipy regulátora napätia.
Napríklad vo vašom inteligentnom telefóne sa regulátor napätia používa na zvýšenie alebo zníženie napätia batérie pre komponenty (napríklad LED podsvietenia, mikrofón, karta SIM atď.), Ktoré vyžadujú vyššie alebo nižšie napätie ako batéria. Výber nesprávneho regulátora napätia môže mať za následok zníženú spoľahlivosť, vyššiu spotrebu energie a dokonca aj vyprážanie komponentov.
V tomto článku teda budeme diskutovať o niektorých dôležitých parametroch, ktoré je potrebné mať na pamäti pri výbere regulátora napätia pre váš projekt.
Dôležité faktory pre výber regulátora napätia
1. Vstupné napätie a výstupné napätie
Prvým krokom k voľbe regulátora napätia je poznanie vstupného a výstupného napätia, s ktorým budete pracovať. Lineárne regulátory napätia potrebujú vstupné napätie, ktoré je vyššie ako menovité výstupné napätie. Ak je vstupné napätie menšie ako požadované výstupné napätie, vedie to k stavu nedostatočného napätia, ktoré spôsobí vypadnutie regulátora a zabezpečenie neregulovaného výstupu.
Napríklad, ak používate 5V regulátor napätia s 2V výpadkom napätia, potom by vstupné napätie malo byť najmenej rovnaké ako 7V pre regulovaný výstup. Vstupné napätie pod 7 V bude mať za následok neregulované výstupné napätie.
Existujú rôzne typy regulátorov napätia pre rôzne rozsahy vstupného a výstupného napätia. Napríklad budete potrebovať 5V regulátor napätia pre Arduino Uno a 3,3V regulátor napätia pre ESP8266. Môžete dokonca použiť variabilný regulátor napätia, ktorý sa dá použiť na rôzne výstupné aplikácie.
2. Vypadávacie napätie
Výpadkové napätie je rozdiel medzi vstupným a výstupným napätím regulátora napätia. Napríklad min. Vstupné napätie pre 7805 je 7V a výstupné napätie je 5V, takže má vypadávacie napätie 2V. Ak vstupné napätie poklesne, výstupné napätie (5 V) + vypadávacie napätie (2 V) bude mať za následok neregulovaný výstup, ktorý môže poškodiť vaše zariadenie. Pred výberom regulátora napätia teda skontrolujte vypadávajúce napätie.
Výpadkové napätie sa líši podľa regulátorov napätia; napríklad môžete nájsť celý rad 5V regulátorov s rôznym výpadkovým napätím. Lineárne regulátory môžu byť mimoriadne účinné, keď sú prevádzkované s veľmi nízkym vstupným výpadkom napätia. Ak teda ako zdroj energie používate batériu, môžete pre lepšiu účinnosť použiť regulátory LDO.
3. Strata výkonu
Lineárne regulátory napätia rozptýlia viac energie ako spínacie regulátory napätia. Nadmerné rozptýlenie energie môže spôsobiť vybitie batérie, prehriatie alebo poškodenie produktu. Ak teda používate lineárny regulátor napätia, najskôr vypočítajte stratový výkon. Pre lineárne regulátory možno odvod energie vypočítať podľa:
Výkon = (vstupné napätie - výstupné napätie) x prúd
Namiesto lineárnych regulátorov napätia môžete použiť regulátory spínacieho napätia, aby ste sa vyhli problémom s rozptýlením výkonu.
4. Efektívnosť
Účinnosť je pomer výstupného výkonu k príkonu, ktorý je úmerný pomeru výstupného napätia k vstupnému napätiu. Takže účinnosť regulátorov napätia je priamo obmedzená vypadávacím napätím a pokojovým prúdom, pretože čím vyššie je vypadávacie napätie, tým nižšia je účinnosť.
Pre vyššiu účinnosť je potrebné minimalizovať vypadávajúce napätie a kľudový prúd a minimalizovať rozdiel napätia medzi vstupom a výstupom.
5. Presnosť napätia
Celková presnosť regulátora napätia závisí od regulácie vedenia, regulácie záťaže, posunu referenčného napätia, posunu napätia zosilňovača chyby a teplotného koeficientu. Typické lineárne regulátory majú zvyčajne špecifikáciu výstupného napätia, ktorá zaručuje, že regulovaný výstup bude v rozmedzí 5% nominálneho. Takže ak používate na napájanie digitálnych integrovaných obvodov regulátor napätia, potom 5% tolerancia nie je veľkým problémom.
6. Regulácia zaťaženia
Regulácia záťaže je definovaná ako schopnosť obvodu udržiavať stanovené výstupné napätie pri rôznych podmienkach zaťaženia. Regulácia zaťaženia je vyjadrená ako:
Regulácia zaťaženia = ∆Vout / ∆I out
7. Regulácia trate
Regulácia vedenia je definovaná ako schopnosť obvodu udržiavať určené výstupné napätie s meniacim sa vstupným napätím. Regulácia vedenia je vyjadrená ako:
Regulácia zaťaženia = outV out / ∆V in
Pri výbere správneho regulátora napätia pre každú aplikáciu by ste mali brať do úvahy všetky vyššie uvedené faktory,