Obvody regulátoru napětí

Regulátor napětí, jak název napovídá, je obvod, který se používá k regulaci napětí. Regulované napětí je plynulý přívod napětí bez jakéhokoli šumu nebo rušení. Výstup z regulátoru napětí je nezávislý na proudu zátěže, teplotě a variaci střídavého vedení. Regulátory napětí jsou přítomny téměř ve všech elektronikách nebo domácích spotřebičích, jako je TV, lednice, počítač atd., Aby stabilizovaly napájecí napětí.

Regulátor napětí v zásadě minimalizuje kolísání napětí na ochranu zařízení. V elektrickém distribučním systému jsou regulátory napětí buď v napájecích vedeních nebo v rozvodně. V této řadě se používají dva typy regulátorů, jeden je krokový, ve kterém spínače regulují napájení. Dalším je indukční regulátor, což je střídavý elektrický stroj podobný indukčnímu motoru, který dodává energii jako sekundární zdroj. Minimalizuje kolísání napětí a poskytuje stabilní výstup.

Níže jsou vysvětleny různé typy regulátorů napětí.

Druhy obvodu regulátoru napětí

Obvod lineárního regulátoru napětí

• Sériový regulátor napětí
• Regulátor bočního napětí

Obvod Zenerova regulátoru napětí

Obvod regulátoru spínacího napětí

• Buck typ
• Typ zesílení
• Buck / Boost typ

Obvod lineárního regulátoru napětí

Jedná se o nejběžnější regulátory používané v elektronice k udržení stabilního výstupního napětí. Lineární regulátory napětí fungují jako obvod děliče napětí, v tomto odporu regulátoru se mění s ohledem na změnu zátěže a dává konstantní výstupní napětí. Některé výhody a nevýhody lineárního regulátoru napětí jsou uvedeny níže:

Výhody

• Zvlnění výstupního napětí je nízké
• Odezva je rychlá
• Méně hluku

Nevýhody

• Nízká účinnost
• Vyžaduje velký prostor
• Výstupní napětí bude vždy menší než vstupní napětí

1. Sériový regulátor napětí

Neregulované napětí je přímo úměrné poklesu napětí napříč odporem zapojeným do série a tento pokles napětí závisí na proudu spotřebovaném zátěží. Pokud se zvýší proudová zátěž zátěže, sníží se také základní proud a v důsledku toho bude protékat méně kolektorového proudu svorkou emitoru kolektoru, a proto se zvýší proud zátěží a naopak.

Regulované výstupní napětí regulátoru bočního napětí je definováno jako:

V _OUT = V _Z + V _BE

Zenerův regulátor napětí

Zenerovy regulátory napětí jsou levnější a vhodné pouze pro obvody s nízkým výkonem. Může být použit v aplikacích, kde množství zbytečné energie během regulace není velkým problémem.

Rezistor je zapojen do série se zenerovou diodou k omezení množství proudu protékajícího diodou a vstupní napětí Vin (které musí být větší než zenerovo napětí) je připojeno napříč, jak je znázorněno na obrázku, a výstupní napětí Vout, je veden přes zenerovou diodu s Vout = Vz (Zenerovo napětí). Jak víme, Zenerova dioda začne vodit v opačném směru, když je aplikované napětí vyšší než průrazné napětí Zenera. Když tedy začíná vodit, udržuje na něm stejné napětí a proudí zpět zvláštní proud, čímž poskytuje stabilní výstupní napětí.

Další informace o Zenerově diodě pracující zde.

Regulátor spínacího napětí

Existují tři typy regulátoru spínacího napětí:

• Buck nebo Step-Down spínací regulátor napětí
• Regulátor spínacího napětí pro zvýšení nebo zvýšení
• Regulátor spínacího napětí Buck / Boost

Buck nebo Step-Down spínací regulátor napětí

Buckův regulátor se používá ke snižování napětí na výstupu, můžeme dokonce použít obvod děliče napětí ke snížení výstupního napětí, ale účinnost obvodu děliče napětí je nízká, protože rezistory rozptylují energii jako teplo. V obvodu používáme kondenzátor, diodu, induktor a spínač. Schéma zapojení regulátoru spínacího napětí Buck je uvedeno níže:

Když je spínač v poloze ON, dioda zůstane obrácená v předpětí a napájení je připojeno k induktoru. Když je spínač otevřený, polarita induktoru se obrátí a dioda se předpíše dopředu a připojte induktor k zemi. Pak proud přes induktor klesá se strmostí:

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

Kondenzátor slouží k zabránění poklesu napětí na nulu napříč zátěží. Pokud ponecháme spínač otevírání a zavírání, průměrné napětí napříč zátěží bude menší než dodané vstupní napětí. Výstupní napětí můžete ovládat změnou pracovního cyklu spínacího zařízení.

Výstupní napětí = (vstupní napětí) * (procento času, kdy je spínač zapnutý)

Pokud se chcete o převaděči Buck dozvědět více, než klikněte na odkaz.

Regulátor spínacího napětí pro zvýšení nebo zvýšení

Regulátor Boost se používá ke zvyšování napětí napříč zátěží. Schéma zapojení regulátoru zesílení je uvedeno níže:

Když je spínač sepnutý, chová se dioda obráceně předpjato a proud přes induktor se stále zvyšuje. Nyní, když je spínač otevřený, induktor vytvoří sílu, která způsobí, že proud bude i nadále protékat a kondenzátor se začne nabíjet. Nepřetržitým zapínáním a vypínáním přijímáme napětí při zátěži vyšší než vstupní napětí. Můžeme řídit výstupní napětí ovládáním doby zapnutí (Ton) spínače.

Výstupní napětí = vstupní napětí / procento času, po který je spínač otevřený

Pokud se chcete dozvědět více o převaděči Boost, než klikněte na odkaz.

Regulátor spínacího napětí Buck-Boost

Buck-Boost Switching Regulator je kombinací obou Buck a Boost Regulator, poskytuje invertovaný výstup, který může být větší nebo menší než dodané vstupní napětí.

Když je spínač v poloze ON, dioda se chová jako obráceně předpjatá a induktor ukládá energii a když je spínač v poloze OFF, induktor začne uvolňovat energii s opačnou polaritou, která nabíjí kondenzátor. Když se energie uložená v induktoru stane nulovou, kondenzátor se začne vybíjet do zátěže s obrácenou polaritou. Díky tomuto regulátoru buck-boost nazývaného také jako invertující regulátor.

Výstupní napětí je definováno jako

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

Pokud je tedy pracovní cyklus nízký, regulátor se chová jako Buckův regulátor a když je pracovní cyklus vysoký, chová se jako regulátor zesílení.

Praktický příklad pro regulační obvody

Obvod kladného lineárního regulátoru napětí

Navrhli jsme obvod kladného lineárního regulátoru napětí využívající 7805 IC. Tento IC má všechny obvody, které zajišťují 5voltové regulované napájení. Vstupní napětí by mělo být alespoň o více než 2 V od jmenovité hodnoty, jako u LM7805, měli bychom alespoň poskytovat 7 V.

Neregulované vstupní napětí je dodáváno do IC a na výstupním terminálu dostáváme regulované napětí. Název IC definuje jeho funkci, 78 představuje kladné znaménko a 05 představuje hodnotu regulovaného výstupního napětí. Jak vidíte na schématu zapojení, dáváme 7V 580 9V a na výstupu dostáváme regulovaných + 5V. K filtraci se používá kondenzátor C1 a C2.

Obvod Zenerova regulátoru napětí

Zde jsme navrhli Zenerův regulátor napětí využívající Zenerovu diodu 5,1 V. Zenerova dioda funguje jako snímací prvek. Když napájecí napětí překročí své průrazné napětí, začne vést v opačném směru a udržuje na něm stejné napětí a protéká zpět nadbytečný proud, čímž poskytuje stabilní výstupní napětí. V tomto obvodu dáváme 9V vstupního napětí a dostáváme téměř 5,1 napětí regulovaného výstupu.