Obvody regulátora napätia

Regulátor napätia, ako už názov napovedá, je obvod, ktorý sa používa na reguláciu napätia. Regulované napätie je plynulé napájanie bez rušenia a šumu. Výstup z regulátora napätia je nezávislý od prúdu záťaže, teploty a variácie striedavého vedenia. Na stabilizáciu napájacieho napätia sú takmer v každej elektronike alebo domácich spotrebičoch, ako je televízia, chladnička, počítač atď., Prítomné regulátory napätia.

Regulátor napätia v zásade minimalizuje kolísanie napätia na ochranu zariadenia. V elektrickom distribučnom systéme sú regulátory napätia buď v napájacích vedeniach alebo v rozvodni. V tomto riadku sa používajú dva typy regulátorov, jeden je krokový, v ktorom prepínače regulujú napájanie prúdom. Ďalším je indukčný regulátor, čo je striedavý elektrický stroj podobný indukčnému motoru, ktorý dodáva energiu ako sekundárny zdroj. Minimalizuje kolísanie napätia a poskytuje stabilný výkon.

Ďalej sú vysvetlené rôzne typy regulátorov napätia.

Druhy obvodu regulátora napätia

Obvod lineárneho regulátora napätia

• Sériový regulátor napätia
• Regulátor bočného napätia

Obvod Zenerovho regulátora napätia

Obvod regulátora spínacieho napätia

• Buck typ
• Typ zosilnenia
• Buck / Boost typ

Obvod lineárneho regulátora napätia

Toto sú najbežnejšie regulátory používané v elektronike na udržanie stabilného výstupného napätia. Lineárne regulátory napätia pôsobia ako obvod rozdeľovača napätia, v tomto sa odpor regulátora líši v závislosti od zmeny záťaže a dáva konštantné výstupné napätie. Niektoré výhody a nevýhody lineárneho regulátora napätia sú uvedené nižšie:

Výhody

• Zvlnenie výstupného napätia je nízke
• Odozva je rýchla
• Menej hluku

Nevýhody

• Nízka účinnosť
• Vyžaduje sa veľký priestor
• Výstupné napätie bude vždy nižšie ako vstupné napätie

1. Sériový regulátor napätia

Neregulované napätie je priamo úmerné poklesu napätia naprieč odporom zapojeným do série a tento pokles napätia závisí od prúdu spotrebovaného záťažou. Ak sa zvýši súčasná spotreba záťaže, zníži sa aj základný prúd a v dôsledku toho bude prúdiť cez kolektorový emitorový terminál menší prúd kolektora, a preto sa zvýši prúd cez záťaž a naopak.

Regulované výstupné napätie regulátora bočníkového napätia je definované ako:

V _OUT = V _Z + V _BE

Zenerov regulátor napätia

Zenerove regulátory napätia sú lacnejšie a vhodné iba pre obvody s nízkym výkonom. Môže sa použiť v aplikáciách, kde množstvo zbytočne strateného výkonu počas regulácie nie je hlavným problémom.

Rezistor je zapojený do série so zenerovou diódou na obmedzenie množstva prúdu pretekajúceho diódou a vstupné napätie Vin (ktoré musí byť väčšie ako zenerove napätie) je zapojené naprieč, ako je to znázornené na obrázku, a výstupné napätie Vout, sa prenáša cez zenerovu diódu s Vout = Vz (Zenerovo napätie). Ako vieme, Zenerova dióda začne vodiť v opačnom smere, keď je aplikované napätie vyššie ako prierazné napätie Zenera. Takže keď začne vodiť, udržuje na ňom rovnaké napätie a prúdi späť extra prúd, čím poskytuje stabilné výstupné napätie.

Viac informácií o Zenerovej dióde tu.

Regulátor spínacieho napätia

Existujú tri typy regulátora spínacieho napätia:

• Regulátor spínacieho napätia Buck alebo Step-Down
• Regulátor spínacieho napätia na zosilnenie alebo zosilnenie
• Regulátor spínacieho napätia Buck / Boost

Regulátor spínacieho napätia Buck alebo Step-Down

Na zníženie napätia na výstupe sa používa Buckov regulátor, môžeme dokonca použiť obvod rozdeľovača napätia na zníženie výstupného napätia, ale účinnosť obvodu rozdeľovača napätia je nízka, pretože rezistory rozptyľujú energiu ako teplo. V obvode používame kondenzátor, diódu, tlmivku a spíname. Schéma zapojenia regulátora spínacieho napätia Buck je uvedená nižšie:

Keď je spínač v polohe ON, dióda zostáva reverzne predopnutá a napájanie je pripojené k tlmivke. Keď je spínač otvorený, polarita induktora sa vráti späť a dióda bude predpätá dopredu a pripojte induktor k zemi. Potom prúd cez induktor klesá so strmosťou:

d I _L / dt = (0-V _VÝSTUP) / L

Kondenzátor slúži na zabránenie poklesu napätia na nulu v celej záťaži. Ak stále prepíname otváranie a zatváranie, priemerné napätie naprieč záťažou bude menšie ako dodávané vstupné napätie. Výstupné napätie môžete regulovať zmenou pracovného cyklu spínacieho zariadenia.

Výstupné napätie = (vstupné napätie) * (percento času, keď je prepínač v polohe ON)

Ak sa chcete dozvedieť viac informácií o prevodníku Buck, kliknite na odkaz.

Regulátor spínacieho napätia na zosilnenie alebo zosilnenie

Regulátor zosilnenia sa používa na zvýšenie napätia v celej záťaži. Schéma zapojenia regulátora zosilnenia je uvedená nižšie:

Keď je spínač zopnutý, dióda sa chová ako obrátene predpätá a prúd cez induktor sa neustále zvyšuje. Teraz, keď je spínač otvorený, induktor vytvorí silu, ktorá spôsobí, že prúd bude naďalej tiecť a kondenzátor sa začne nabíjať. Neustálym zapínaním a vypínaním prepínača budeme prijímať napätie pri záťaži vyššej ako je vstupné napätie. Výstupné napätie môžeme regulovať riadením doby zapnutia (Ton) prepínača.

Výstupné napätie = vstupné napätie / percento času, keď je spínač otvorený

Ak sa chcete dozvedieť viac o prevádzači Boost, ako kliknite na odkaz.

Regulátor spínacieho napätia Buck-Boost

Spínací regulátor Buck-Boost je kombináciou regulátora Buck aj Boost Regulator, poskytuje inverzný výstup, ktorý môže byť väčší alebo menší ako dodávané vstupné napätie.

Keď je spínač v polohe ON, dióda sa správa ako obrátene predpätá a induktor uchováva energiu a keď je spínač v polohe OFF, induktor začne uvoľňovať energiu s opačnou polaritou, ktorá nabíja kondenzátor. Keď sa energia uložená v tlmivke stane nulovou, kondenzátor sa začne vybíjať do záťaže s opačnou polaritou. Vďaka tomuto regulátoru buck-boost sa tiež nazýva invertujúci regulátor.

Výstupné napätie je definované ako

Vout = Vin (D / 1-D) Kde, D je pracovný cyklus

Preto, ak je pracovný cyklus nízky, regulátor sa správa ako Buckov regulátor a keď je pracovný cyklus vysoký, regulátor sa správa ako regulátor zosilnenia.

Praktický príklad regulačných obvodov

Obvod pozitívneho lineárneho regulátora napätia

Navrhli sme obvod kladného lineárneho regulátora napätia využívajúci 7805 IC. Tento IC má všetky obvody na zabezpečenie 5voltového regulovaného napájania. Vstupné napätie by malo byť minimálne o viac ako 2 V od menovitej hodnoty, napríklad pre model LM7805 by sme mali poskytnúť najmenej 7 V.

Neregulované vstupné napätie sa dodáva do IC a na výstupnom termináli dostaneme regulované napätie. Názov IC definuje jeho funkciu, 78 predstavuje kladné znamenie a 05 predstavuje hodnotu regulovaného výstupného napätia. Ako vidíte na schéme zapojenia, dávame 7V 7805IC 9V a na výstupe regulovaných + 5V. Na filtráciu sa používa kondenzátor C1 a C2.

Obvod Zenerovho regulátora napätia

Tu sme navrhli Zenerov regulátor napätia s použitím Zenerovej diódy 5,1 V. Zenerova dióda funguje ako snímací prvok. Keď napájacie napätie prekročí svoje prierazné napätie, začne viesť v opačnom smere a udržuje na ňom rovnaké napätie a bude pretekať spätný prúd, čím zabezpečí stabilné výstupné napätie. V tomto obvode dávame 9 V vstupného napätia a získavame takmer 5,1 napätia regulovaného výstupu.