Rregullatorët e tensionit janë një tipar i zakonshëm në shumë qarqe për të siguruar që një tension konstant dhe i qëndrueshëm të furnizohet me elektronikë të ndjeshme. Si funksionojnë ata janë tipike të shumë qarqeve analoge, përdorimi i arsyeshëm dhe elegant i reagimeve për të rregulluar prodhimin në një nivel të dëshiruar.
Përmbledhje e Rregullatorit të Tensionit
Kur nevojitet një tension i qëndrueshëm dhe i besueshëm, rregullatorët e tensionit janë komponentët e shkëputur. Rregullatorët e tensionit marrin një tension të hyrjes dhe krijojnë një tension të rregulluar të prodhimit pavarësisht nga voltazhi i hyrjes ose në një nivel të tensionit fiks dhe në nivel të rregullueshëm të tensionit (duke zgjedhur komponentët e jashtëm të duhur). Kjo rregullim automatik i nivelit të tensionit të daljes trajtohet me anë të teknikave të ndryshme të reagimit, disa të thjeshta si një diodë zener ndërsa të tjerë përfshijnë topologji komplekse të vlerësimit që mund të përmirësojnë performancën, besueshmërinë, efikasitetin dhe të shtojnë karakteristika të tjera si rritja e tensionit të prodhimit mbi tensionin e hyrjes rregullatori i tensionit.
Si funksionojnë rregullatorët e tensionit linear
Mbajtja e një tensioni fiks me një hyrje të panjohur dhe potencialisht të zhurmshme (ose më keq) kërkon një sinjal reagimi për të ditur se çfarë rregullime duhet të bëhen. Rregullatorët linear përdorin një tranzistor të fuqisë (ose BJT ose MOSFET në varësi të komponentit të përdorur) si një rezistencë e ndryshueshme që sillet si gjysma e parë e rrjetit të divizionit të tensionit. Prodhimi i ndarësit të tensionit përdoret si reagime për të nxitur tranzitorin e fuqisë në mënyrë të përshtatshme për të mbajtur një tension të vazhdueshëm të prodhimit. Për fat të keq, meqenëse transistor sillet si një rezistencë, ajo humb shumë energji duke e konvertuar atë në nxehtësi, shpesh shumë nxehtësi. Meqenëse fuqia totale e konvertuar në nxehtësi është e barabartë me rënien e tensionit midis tensionit të hyrjes dhe kohës së tensionit të prodhimit, furnizimi aktual, fuqia e shpërndarë shpesh mund të jetë shumë e lartë dhe kërkon heatsink të mirë.
Një formë alternative e rregullatorit linear është një rregullator shunt, si një diodë Zener . Në vend që të veprojë si një rezistencë e variablave të ndryshueshme, si rregullatori tipik linear, një rregullator shunt siguron një rrugë për tokë për të kaluar tensionin e tepërt (dhe aktual). Për fat të keq, ky lloj i rregullatorit është shpesh edhe më pak i efektshëm se një rregullator tipik linear i linjës dhe është vetëm praktik kur nevojitet dhe furnizohet shumë pak energji.
Si funksionojnë Rregullatorët e Tensionit të Switching
Një rregullator i rrymës switching punon në një princip krejtësisht të ndryshëm sesa rregullatorët e tensionit linear. Në vend që të veprojë si një rrymë e tensionit ose e tanishme për të siguruar një dalje konstante, një rregullator switching ruan energjinë në një nivel të përcaktuar dhe përdor reagime për të siguruar që niveli i ngarkesës të mbahet me valëzim minimal të tensionit. Kjo teknikë lejon rregullatorin e kalimit të jetë shumë më efiçent se rregullatori linear duke kthyer plotësisht një tranzistor (me rezistencë minimale) vetëm kur qarku i magazinimit të energjisë ka nevojë për një shpërthim energjie. Kjo redukton fuqinë e përgjithshme të humbur në sistem ndaj rezistencës së tranzitorit gjatë kalimit pasi kalon nga ndezja (rezistenca shumë e ulët) deri te rezistenca jo shumë të lartë dhe humbjet e tjera të vogla qarkore.
Më të shpejtë kalon rregullatori i kalimit, kapaciteti më i vogël i ruajtjes së energjisë që duhet të mbajë tensionin e dëshiruar të prodhimit, që do të thotë se mund të përdoren komponentë më të vegjël. Megjithatë, kostoja e kalimit më të shpejtë është një humbje në efikasitet pasi kalon më shumë kohë kalimi në mes të shteteve të drejtimit dhe jo-drejtimit që do të thotë më shumë energji është e humbur për shkak të ngrohjes resistive.
Një tjetër efekt anësor i kalimit më të shpejtë është rritja e zhurmës elektronike të gjeneruar nga rregullatori i kalimit. Duke përdorur teknika të ndryshme switching, një rregullator switching mund të ulë tensionin e inputit (topologji buck), të rritë tensionin (topologji nxitës), ose të dy të ulë ose të rritë tensionin (buck-boost) sipas nevojës të mbajë tensionin e dëshiruar të prodhimit të cilat e bëjnë rregullatorët e komandimit një zgjedhje të shkëlqyeshme për shumë aplikime të fuqisë së baterisë pasi që rregullatori i kalimit mund të rritë ose të rrisë tensionin e hyrjes nga bateria derisa shkarkimet e baterisë. Kjo lejon që elektronika të vazhdojë të funksionojë edhe përtej pikës në të cilën bateria mund të furnizojë drejtpërdrejt tensionin e duhur për qarkun për të punuar.