Feszültségszabályozó áramkörök

A feszültségszabályozó, amint a neve is mutatja, egy áramkör, amelyet a feszültség szabályozására használnak. A szabályozott feszültség zökkenőmentes feszültségellátás, zaj- és zavarmentes. A feszültségszabályozó kimenete független a terhelési áramtól, a hőmérséklettől és a váltakozó áram váltakozásától. A feszültségszabályozók szinte minden elektronikában vagy háztartási készülékben megtalálhatók, például tévében, hűtőszekrényben, számítógépben stb., Hogy stabilizálják a tápfeszültséget.

Alapvetően a feszültségszabályozó minimalizálja a feszültség ingadozását az eszköz védelme érdekében. Az elektromos elosztórendszerben a feszültségszabályozók vagy tápvezetékekben, vagy alállomáson vannak. Kétféle szabályozót használnak ebben a sorban, az egyik a lépésszabályzó, amelyben a kapcsolók szabályozzák az áramellátást. Egy másik az indukciós szabályozó, amely egy váltakozó elektromos gép, amely hasonló az indukciós motorhoz, mint másodlagos forrás. Minimalizálja a feszültségváltozást és stabil kimenetet biztosít.

Különböző típusú feszültségszabályozók vannak, amelyeket az alábbiakban ismertetünk.

A feszültségszabályozó áramkör típusai

Lineáris feszültségszabályozó áramkör

• Sorozat feszültségszabályozó
• Söntfeszültség-szabályozó

Zener feszültségszabályozó áramkör

Kapcsoló feszültségszabályozó áramkör

• Buck típus
• Boost típus
• Buck / Boost típus

Lineáris feszültségszabályozó áramkör

Ezek a leggyakoribb szabályozók, amelyeket az elektronikában használnak az állandó kimeneti feszültség fenntartására. A lineáris feszültségszabályozók úgy működnek, mint egy feszültségosztó áramkör, ebben a szabályozóban az ellenállás változik a terhelés változásától és állandó kimeneti feszültséget ad. A lineáris feszültségszabályozó néhány előnyét és hátrányát az alábbiakban adjuk meg:

Előnyök

• A kimeneti hullámfeszültség alacsony
• A válasz gyors
• Kevesebb zaj

Hátrányok

• Alacsony hatásfok
• Nagy hely szükséges
• A kimeneti feszültség mindig kisebb lesz, mint a bemeneti feszültség

1. Soros feszültségszabályozó

A szabályozatlan feszültség egyenesen arányos a sorba kapcsolt ellenállás feszültségesésével, és ez a feszültségesés a terhelés által felhasznált áramtól függ. Ha a terhelés áramfogyasztása növekszik, akkor az alapáram is csökken, és ennek következtében kevesebb kollektoráram áramlik át a kollektor emitter terminálján, és így a terhelésen átmenő áram nő, és fordítva.

A söntfeszültség-szabályozó szabályozott kimeneti feszültsége a következő:

V _OUT = V _Z + V _BE

Zener feszültségszabályozó

A Zener feszültségszabályozók olcsóbbak és csak alacsony fogyasztású áramkörökhöz alkalmasak. Alkalmazható olyan alkalmazásokban, ahol a szabályozás során pazarolt energia mennyisége nem okoz különösebb gondot.

A zener diódával sorba van kapcsolva egy ellenállás, amely korlátozza a diódán átáramló áram mennyiségét, és a Vin bemeneti feszültséget (amelynek nagyobbnak kell lennie, mint a zener feszültsége) összekapcsolják a képen látható módon, és a kimeneti feszültséget a zener-diódán Vout = Vz (Zener-feszültség). Mint tudjuk, a Zener dióda fordított irányban kezd vezetni, amikor az alkalmazott feszültség magasabb, mint a Zener megszakítási feszültsége. Tehát amikor elindul, ugyanazt a feszültséget tartja fenn rajta, és visszavezeti az extra áramot, ezáltal biztosítva a stabil kimeneti feszültséget.

Tudjon meg többet az itt működő Zener-diódáról.

Kapcsoló feszültségszabályozó

Három típusú kapcsolási feszültségszabályozó létezik:

• Buck vagy Step-Down kapcsoló feszültségszabályozó
• Fokozott vagy fokozott kapcsolási feszültségszabályozó
• Buck / Boost kapcsoló feszültségszabályozó

Buck vagy Step-Down kapcsoló feszültségszabályozó

A kimeneten a feszültség csökkentésére egy Buck szabályozót használunk, sőt a feszültségosztó áramkört is felhasználhatjuk a kimeneti feszültség csökkentésére, de a feszültségosztó áramkör hatékonysága alacsony, mert az ellenállások hőként elvezetik az energiát. Az áramkörben kondenzátort, diódát, induktort és kapcsolót használunk. A Buck kapcsoló feszültségszabályozó kapcsolási rajza az alábbiakban látható:

Amikor az ON kapcsoló be van kapcsolva, a dióda továbbra is torzítva marad és az áramellátás csatlakozik az induktorhoz. Amikor a kapcsoló nyitva van, az induktor polaritása megfordul, és a dióda előre torzul, és összekapcsolja az induktort a földdel. Ezután az induktoron átmenő áram meredekséggel csökken:

d I _L / dt = (0-V _OUT) / L

A kondenzátort arra használják, hogy megakadályozzák a feszültség nullára esését a terhelésen. Ha folyamatosan nyitjuk és zárjuk a kapcsolót, akkor a terhelés átlagos feszültsége kisebb lesz, mint a szállított bemeneti feszültség. A kimeneti feszültséget a kapcsoló készülék munkaciklusának változtatásával szabályozhatja.

Kimeneti feszültség = (bemeneti feszültség) * (a kapcsoló bekapcsolt idejének százaléka)

Ha többet szeretne megtudni a Buck konverterről, kövesse a linket.

Fokozott vagy fokozott kapcsolási feszültségszabályozó

A Boost Regulator a feszültség fokozására szolgál a terhelésen. Az erősítésszabályozó kapcsolási rajza az alábbiakban látható:

Amikor a kapcsoló zárva van, a dióda fordított torzításként viselkedik, és az induktoron átáramló áram folyamatosan növekszik. Most, amikor a kapcsolót kinyitják, az induktor olyan erőt hoz létre, amely tovább folytatja az áram áramlását, és a kondenzátor elkezd tölteni. A kapcsoló folyamatos be- és kikapcsolásával megkapjuk a feszültséget a bemeneti feszültségnél nagyobb terhelésnél. A kimeneti feszültséget a kapcsoló ON (Ton) bekapcsolási idejének vezérlésével szabályozhatjuk.

Kimeneti feszültség = Bemeneti feszültség / A kapcsoló nyitott idejének százaléka

Ha többet szeretne megtudni a Boost konverterről, kövesse a linket.

Buck-Boost kapcsoló feszültségszabályozó

A Buck-Boost kapcsoló szabályozó a Buck és a Boost Regulator kombinációja, invertált kimenetet ad, amely nagyobb vagy kisebb lehet, mint a szállított bemeneti feszültség.

Amikor a kapcsoló BE van kapcsolva, a dióda úgy viselkedik, mint egy megfordított torzítás és az induktor tárolja az energiát, és amikor a kapcsoló KI van kapcsolva, az induktor fordított polaritással kezdi el felszabadítani az energiát, amely a kondenzátort tölti. Amikor az induktorban tárolt energia nulla lesz, a kondenzátor fordított polaritással kezd a terhelésbe kisütni. Ennek köszönhetően bak-boost szabályozó is nevezik invertáló szabályozó.

A kimeneti feszültség a következő

Vout = Vin (D / 1-D) Hol, D a munkaciklus

Ennélfogva, ha az üzemi ciklus alacsony, a szabályozó Buck szabályozóként viselkedik, és amikor az üzemi ciklus magas, a szabályozó Boost szabályozóként viselkedik.

Gyakorlati példa a szabályozó áramkörökre

Pozitív lineáris feszültségszabályozó áramkör

Pozitív lineáris feszültségszabályozó áramkört terveztünk 7805 IC használatával. Ez az IC rendelkezik minden áramkörrel az 5 voltos szabályozott tápellátás biztosításához. A bemeneti feszültségnek legalább 2v-nál nagyobbnak kell lennie a névleges értéktől, mint az LM7805 esetében, legalább 7v-t kell megadnunk.

Szabályozatlan bemeneti feszültséget táplálnak az IC-re, és szabályozott feszültséget kapunk a kimeneti terminálon. Az IC neve meghatározza a funkcióját, 78 a pozitív előjelet, 05 pedig a szabályozott kimeneti feszültség értékét jelenti. Amint az a kapcsolási rajzon látható, 9V-t adunk a 7805IC-nek, és a kimeneten + 5V-ot szabályozunk. A szűréshez a C1 és C2 kondenzátort használják.

Zener feszültségszabályozó áramkör

Itt egy Zener feszültségszabályozót terveztünk, amely 5,1 V Zener diódát használ. A Zener dióda érzékelő elemként működik. Amikor a tápfeszültség meghaladja a megszakítási feszültségét, indítása fordított irányban vezet, és ugyanazon feszültséget tartja fenn rajta, és visszavezeti az extra áramot, ezáltal biztosítva a stabil kimeneti feszültséget. Ebben az áramkörben 9 V bemeneti feszültséget adunk, és a szabályozott kimenet közel 5,1 feszültségét kapjuk.