Sprieguma regulatori ņem ieejas spriegumu un rada regulētu izejas spriegumu fiksētā vai regulējamā līmenī. Šo automātisko izejas sprieguma līmeņa regulēšanu dažāda veida sprieguma regulatori veic atšķirīgi.
Sprieguma regulatoru veidi
Vispieejamākie un bieži vien visvieglāk lietojamie sprieguma regulatori ir lineārie sprieguma regulatori. Lineārie regulatori ir kompakti un bieži tiek izmantoti zemsprieguma un mazjaudas sistēmās. Komutācijas regulatori ir efektīvāki nekā lineārie sprieguma regulatori, taču ar tiem ir grūtāk strādāt un tie ir dārgāki. Zenera diodes ir lētas un vienkārši lietojamas, taču tās ir mazāk efektīvas nekā lineārie regulatori.
Lineārie regulatori
Viens no visvienkāršākajiem veidiem, kā nodrošināt stabilu spriegumu elektronikai, ir izmantot standarta 3 kontaktu lineāro sprieguma regulatoru, piemēram, LM7805, kas nodrošina 5 voltu 1 ampēra izeju ar ieejas spriegumu. līdz 36 voltiem (atkarībā no modeļa).
Lineārie regulatori darbojas, regulējot regulatora ekvivalento sērijveida pretestību (ESR), pamatojoties uz atgriezeniskās saites spriegumu, būtībā kļūstot par sprieguma dalītāja ķēdi. Tas ļauj regulatoram izvadīt pastāvīgu spriegumu neatkarīgi no tā pašreizējās slodzes līdz tā pašreizējai jaudai.
Viens no lielākajiem lineāro sprieguma regulatoru trūkumiem ir lielais minimālais sprieguma kritums, kas standarta lineārā sprieguma regulatoram LM7805 ir 2,0 volti. Tas nozīmē, ka, lai iegūtu stabilu 5 voltu izvadi, ir nepieciešama vismaz 7 voltu ieeja. Šim sprieguma kritumam ir liela nozīme lineārā regulatora izkliedētajā jaudā, kam ir jāizkliedē vismaz 2 vati, ja tas nodrošina 1 ampēra slodzi (2 voltu sprieguma kritums reizināts ar 1 ampēru).
Jaudas izkliede pasliktinās, palielinoties starpībai starp ieejas un izejas spriegumu. Piemēram, ja 7 voltu avots, kas regulēts līdz 5 voltiem, kas nodrošina 1 ampēru, izkliedē 2 vatus caur lineāro regulatoru, savukārt 10 voltu avots, kas regulēts līdz 5 voltiem, kas nodrošina tādu pašu strāvu, izkliedē 5 vatus, padarot regulatora efektivitāti tikai par 50%.
Regulatoru pārslēgšana
Lineārie regulatori ir lieliski risinājumi mazjaudas un zemu izmaksu lietojumiem, kur sprieguma starpība starp ieeju un izeju ir zema un nav nepieciešama liela jauda. Lielākais lineāro regulatoru mīnuss ir tas, ka tie ir neefektīvi, un tāpēc tiek izmantoti pārslēgšanas regulatori.
Ja nepieciešama augsta efektivitāte vai ir sagaidāms plašs ieejas sprieguma diapazons, komutācijas regulators kļūst par labāko variantu. Komutācijas sprieguma regulatoru jaudas efektivitāte ir 85% vai labāka salīdzinājumā ar lineāro sprieguma regulatoru efektivitāti, kas bieži vien ir zem 50%.
Pārslēgšanas regulatoriem parasti ir nepieciešami papildu komponenti, nevis lineārajiem regulatoriem. Komponentu vērtībām ir lielāka ietekme uz komutācijas regulatoru kopējo veiktspēju nekā lineāro regulatoru. Pastāv arī dizaina problēmas, efektīvi izmantojot komutācijas regulatorus, neapdraudot ķēdes veiktspēju, ko rada regulatora radītais elektroniskais troksnis.
Zener diodes
Viens no vienkāršākajiem sprieguma regulēšanas veidiem ir Zenera diode. Lai gan lineārie regulatori parasti ir pamata konstrukcijā, Zenera diode nodrošina atbilstošu sprieguma regulēšanu vienā komponentā.
Tā kā Zenera diodes visu papildu spriegumu, kas pārsniedz sabrukšanas sprieguma slieksni, novirza uz zemi, to var izmantot kā vienkāršu sprieguma regulatoru, izejas spriegumu velkot pāri Zenera diodes vadiem.
Tomēr Zeners bieži vien ir ierobežotas spējas apstrādāt jaudu, kas ierobežo tās tikai mazjaudas lietojumprogrammās. Izmantojot Zener diodes šādā veidā, vislabāk ir ierobežot pieejamo jaudu, kas var plūst caur Zener, stratēģiski izvēloties atbilstoša izmēra rezistoru.
