Sklopovi regulatora napona

Regulator napona, kao što mu samo ime govori, krug je koji se koristi za regulaciju napona. Regulirani napon je glatka opskrba naponom, bez buke ili smetnji. Izlaz iz regulatora napona neovisan je o struji opterećenja, temperaturi i promjeni izmjeničnog voda. Regulatori napona prisutni su u gotovo svakoj elektronici ili kućanskim aparatima poput televizora, hladnjaka, računala itd., Kako bi stabilizirali opskrbni napon.

U osnovi, regulator napona smanjuje varijacije napona kako bi zaštitio uređaj. U električnom distribucijskom sustavu regulatori napona su ili u napojnim vodovima ili u trafostanici. Postoje dvije vrste regulatora koji se koriste u ovoj liniji, jedan je regulator koraka, u kojem prekidači reguliraju trenutnu opskrbu. Drugi je indukcijski regulator, koji je izmjenični električni stroj sličan asinkronom motoru, a napaja se kao sekundarni izvor. Minimizira varijacije napona i osigurava stabilan izlaz.

Postoje različite vrste regulatora napona koji su objašnjeni u nastavku.

Vrste kruga regulatora napona

Krug regulatora linearnog napona

• Serijski regulator napona
• Regulator napona napona

Krug regulatora napona Zener

Preklopni krug regulatora napona

• Buck tip
• Tip pojačanja
• Buck / Boost tip

Krug regulatora linearnog napona

To su najčešći regulatori koji se koriste u elektronici za održavanje stabilnog izlaznog napona. Linearni regulatori napona djeluju poput kruga djelitelja napona, pri čemu otpor regulatora varira s obzirom na promjenu opterećenja i daje konstantan izlazni napon. Neke prednosti i nedostaci linearnog regulatora napona dati su u nastavku:

Prednosti

• Izlazni napon mreškanja je nizak
• Odgovor je brz
• Manje buke

Mane

• Niska učinkovitost
• Potreban veliki prostor
• Izlazni napon uvijek će biti manji od ulaznog napona

1. Serijski regulator napona

Neregulirani napon izravno je proporcionalan padu napona na serijski spojenom otporu i taj pad napona ovisi o struji koju troši opterećenje. Ako se trenutna potrošnja opterećenja poveća, osnovna struja će se također smanjiti i zbog toga će manja struja kolektora prolaziti kroz terminal emitora kolektora, a time će se povećavati i struja kroz opterećenje i obrnuto.

Regulirani izlazni napon regulatora napona napona definiran je kao:

V _OUT = V _Z + V _BE

Zener regulator napona

Zener regulatori napona su jeftiniji i prikladni samo za krugove male snage. Može se koristiti u aplikacijama u kojima količina energije koja se troši tijekom regulacije nije od velike važnosti.

Otpornik je povezan u seriju sa zener diodom kako bi se ograničila količina struje koja prolazi kroz diodu, a ulazni napon Vin (koji mora biti veći od zener napona) spojen je preko, kao što je prikazano na slici i izlazni napon Vout, uzima se preko cener diode s Vout = Vz (Zener napon). Kao što znamo, Zener-dioda počinje provoditi u obrnutom smjeru kada je primijenjeni napon veći od napona proboja Zenera. Dakle, kada započne s provođenjem, održava isti napon preko sebe i vraća natrag dodatnu struju, pružajući tako stabilan izlazni napon.

Ovdje saznajte više o Zener diodi.

Preklopni regulator napona

Postoje tri vrste sklopnog regulatora napona:

• Buck ili step-down sklopni regulator napona
• Pojačani ili pojačani prekidački regulator napona
• Buck / Boost sklopni regulator napona

Buck ili step-down sklopni regulator napona

Buck regulator koristi se za snižavanje napona na izlazu, čak možemo koristiti i krug djelitelja napona za smanjenje izlaznog napona, ali učinkovitost kruga djelitelja napona je mala, jer otpornici energiju rasipaju kao toplinu. U krugu koristimo kondenzator, diodu, prigušnicu i prekidač. Dijagram sklopa za Buck preklopni regulator napona dat je u nastavku:

Kada je prekidač uključen, dioda ostane obrnuto pristrana i napajanje je povezano s prigušnicom. Kada je prekidač otvoren, polaritet induktora se preokrene i dioda postane pristrana i poveže induktor na masu. Tada se struja kroz prigušnicu smanjuje s nagibom:

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

Kondenzator se koristi za sprečavanje pada napona na nulu na opterećenju. Ako nastavimo otvarati i zatvarati prekidač, prosječni napon na opterećenju bit će manji od isporučenog ulaznog napona. Izlaznim naponom možete upravljati mijenjanjem radnog ciklusa sklopnog uređaja.

Izlazni napon = (ulazni napon) * (postotak vremena uključenja prekidača)

Ako želite saznati više o Buck pretvaraču, slijedite vezu.

Pojačani ili pojačani prekidački regulator napona

Regulator pojačanja koristi se za pojačavanje napona na opterećenju. Shema kruga regulatora pojačanja data je u nastavku:

Kada je sklopka zatvorena, dioda se ponaša obrnuto pristrano, a struja na induktoru se povećava. Kad se prekidač otvori, induktor će stvoriti silu zbog koje struja nastavlja teći i kondenzator se počinje puniti. Neprekidnim uključivanjem i isključivanjem prekidača primit ćemo napon pri opterećenju veći od ulaznog napona. Izlaznim naponom možemo upravljati kontroliranjem vremena uključivanja (tona) prekidača.

Izlazni napon = ulazni napon / postotak vremena u kojem je prekidač otvoren

Ako želite saznati više o Boost pretvaraču, slijedite vezu.

Buck-Boost prekidački regulator napona

Buck-Boost prekidački regulator kombinacija je Buck i Boost regulatora, daje obrnuti izlaz koji može biti veći ili manji od isporučenog ulaznog napona.

Kad je prekidač UKLJUČEN, dioda se ponaša obrnuto pristrano i induktor pohranjuje energiju, a kad je prekidač ISKLJUČEN, induktor započinje s oslobađanjem energije obrnutim polaritetom, koji puni kondenzator. Kada energija pohranjena u induktoru postane nula, kondenzator se počinje ispuštati u opterećenje obrnutim polaritetom. Zbog ovog regulatora pojačanog pojačanja koji se naziva i invertirajućim regulatorom.

Izlazni napon definiran je kao

Vout = Vin (D / 1-D) Gdje je D radni ciklus

Dakle, ako je radni ciklus nizak, regulator se ponaša kao Buck regulator, a kada je radni ciklus visok, regulator se ponaša kao regulator pojačanja.

Praktični primjer za regulacijske krugove

Pozitivni krug regulatora linearnog napona

Dizajnirali smo pozitivni linearni krug regulatora napona pomoću 7805 IC. Ovaj IC ima sve sklopove za opskrbu reguliranom s 5 volti. Ulazni napon trebao bi biti najmanje veći od 2v od nazivne vrijednosti kao za LM7805, a najmanje 7v.

Neupravljeni ulazni napon napaja se na IC i na izlaznom priključku dobivamo regulirani napon. Naziv IC definira njegovu funkciju, 78 predstavlja pozitivan predznak, a 05 predstavlja vrijednost reguliranog izlaznog napona. Kao što vidite na shemi spojeva, mi dajemo 9V na 7805IC i dobivamo reguliranu + 5V na izlazu. Kondenzatori C1 i C2 služe za filtriranje.

Krug regulatora napona Zener

Ovdje smo dizajnirali Zener regulator napona koristeći 5.1V Zener diode. Zener dioda djeluje kao osjetni element. Kada napon napajanja premaši svoj probojni napon, započinje njegovo provođenje u obrnutom smjeru i održava isti napon preko njega te vraća natrag dodatnu struju, čime se osigurava stabilan izlazni napon. U ovom krugu dajemo 9V ulaznog napona i dobivamo gotovo 5,1 napon reguliranog izlaza.