Vrste, uporabe in nasvete za izbiro regulatorjev napetosti

Regulator napetosti je del, ki napetost ohranja enakomerno v vezju.To pomaga vašim napravam varno delo, tudi če se moč spremeni.V tem članku se boste naučili, kaj počne regulator napetosti, različne vrste, kjer se uporabljajo, in kako izbrati pravega.

Katalog

Pregled regulatorja napetosti

Regulator napetosti je naprava ali vezje, ki je zasnovano tako, da izhodno napetost ohranja stabilno, tudi ko se vhodna napetost ali obremenitve spremenijo.Brez regulacije bi lahko občutljiva vezja trpela zaradi pregrevanja, izgube podatkov ali nepričakovanih napak.Z vzdrževanjem dosledne napetosti ti regulatorji podpirajo daljšo življenjsko dobo naprav in zanesljivejše delovanje.

Diagram vezja regulatorjev napetosti

Slika 1: Diagram vezja regulatorjev napetosti

Ta diagram vezja prikazuje, kako deluje regulator napetosti, da daje enakomerno napetost.Na levi strani se moč pojavi v točkah A in B. To se imenuje neurejeni vhod, kar pomeni, da napetost morda ni zelo stabilna.Kondenzator z oznako CIN je nameščen takoj po vhodu, da pomaga zgladiti majhne spremembe ali hrup v napetosti.

Nato napetost preide v blok regulatorja napetosti.Ta del ima tri zatiče: v, zunaj in tla.Vhodni zatič prevzame napetost, ozemljitveni zatič se priključi na skupno črto (b), izhodni zatič pa pošlje novo, enakomerno napetost.

Po nadzorovanju napetosti gre skozi drug kondenzator, imenovan Cout.Ta pomaga ohranjati izhodno napetost gladko in stabilno, še posebej, če priključena naprava nenadoma spremeni, koliko energije potrebuje.Čista in stabilna napetost izhaja iz točk C in B, ki sta pripravljena za uporabo drugih delov vezja.

Različne vrste regulatorjev napetosti

Slika 2: Linearni regulatorji napetosti

Linearni regulatorji napetosti

Linearni regulatorji napetosti delujejo tako, da z uporabo uporovne metode zmanjšajo vhodno napetost na nižjo, enakomerno izhodno napetost.So enostavni za uporabo in zagotavljajo nemoten izhod brez hrupa, kar je koristno pri občutljivih elektronskih napravah.Niso zelo učinkoviti, ker se dodatna napetost spremeni v toploto.Ti regulatorji se uporabljajo v avdio sistemih, analognih vezjih in majhnih projektih na osnovi mikrokontrolerjev, kjer je treba hrup zmanjšati.

Med linearnimi regulatorji L78L05 je splošno priznan fiksni 5V regulator, znan po svoji preprostosti in zanesljivosti.Omogoča do 100 mA izhodnega toka in se pogosto uporablja v aplikacijah z majhno močjo, kot so mikrokontrolerske plošče, senzorji in druge 5V logične naprave.

Slika 3: Preklopni regulatorji napetosti

Preklopni regulatorji napetosti

Preklopni regulatorji napetosti uporabljajo stikala za visoko hitrost, skupaj z induktorji ali kondenzatorji, za učinkovito pretvorbo napetosti.Ne zapravljajo toliko moči kot toplote, zaradi česar so veliko bolj učinkovite kot linearne vrste.Ti regulatorji so najboljši za aplikacije, ki potrebujejo več toka ali kjer je varčevanje pomembna, kot je v računalnikih, pametnih telefonih in sistemih LED osvetlitve.

Slika 4: Regulatorji Bucka (korak navzdol)

Regulatorji Bucka (korak navzdol)

Regulator Bucka ima večjo vhodno napetost in jo zmanjša na nižjo izhodno napetost.To počne učinkovito z vklopom in izklopom ter shranjevanjem energije v magnetnih poljih.Ta vrsta regulatorja se pogosto uporablja v situacijah, kjer je vhodna moč 12V ali več, izhod pa mora biti 5V ali 3.3V, na primer v digitalni elektroniki ali vgrajenih sistemih.

Slika 5: Regulatorji za povečanje (korak)

Regulatorji za povečanje (korak)

Regulatorji za povečanje so zasnovani tako, da povečajo nižjo vhodno napetost na višjo izhodno napetost.Energijo shranijo, ko jih vklopijo, in jo sprostijo pri višji napetosti, ko se izklopijo.Te so koristne v napravah, ki jih poganjajo bateriji, kjer napajalna napetost pade pod tisto, kar mora delovati vezje, na primer v ročni elektroniki ali LED svetilkah.

Slika 6: Regulatorji za zagon Buck-Boost

Regulatorji za povezovanje

Regulatorji za povezovanje lahko dvignejo in znižajo vhodno napetost, odvisno od pogojev.Zaradi tega so zelo prilagodljivi v situacijah, ko se lahko vhodna napetost razlikuje nad ali pod zahtevano izhodno napetostjo.Uporabne so v sistemih, ki se nanašajo na baterije, kjer se napetost akumulatorja med uporabo spreminja, vendar je še vedno potreben konstanten izhod.

Slika 7: Regulatorji z nizkimi odpadki (LDO)

Regulatorji z nizkimi odpadki (LDO)

Regulatorji z nizko kapljico so posebna vrsta linearnega regulatorja, ki lahko deluje, tudi če je vhodna napetost le nekoliko višja od izhodne napetosti.Uporabne so, kadar med vhodom in izhodom obstaja le majhna napetostna razlika, kar pomaga zmanjšati izgubo energije in toploto.LDO se pogosto uporabljajo v mobilnih napravah in z nizkonapetostnimi digitalnimi vezji.

Tehnične razlike med regulatorji napetosti

Tip	Izhodna napetost	Učinkovitost	Generacija toplote	Kompleksnost	Območje napetosti aplikacije	Komponente
Linearni regulator	Fiksno ali nastavljivo	Nizka (30–60%)	Visok	Preprosto	Nizko do zmerno	Upori, prehodni tranzistor
Preklopni regulator	Fiksno ali nastavljivo	Visoko (70–95%)	Nizka	Kompleksen	Nizko do visoko	Induktor, dioda, stikalo, ic
Regulator dolarja	Samo padca	Visoko (80–95%)	Nizka	Zmerno	Zmerno do visoko	Induktor, kondenzator, stikalo
Regulator za povečanje	Samo korak	Zmerno - visoka	Nizko -moderirano	Zmerno	Nizko do zmerno	Induktor, dioda, stikalo
Regulator za povezovanje	Stopnja ali korak	Zmerno (60–85%)	Zmerno	Kompleksen	Široke vhodne različice	Induktor, dioda, stikalo
Regulator ldo	Nizek osip (zapri Vin -vvoj)	Nizko -moderirano	Zmerno - visoka	Preprosto	Uporaba nizke razlike	Predajte element, napaka amp
Nastavljiv regulator	Uporabniško definiran izhod	Odvisno od vrste	Odvisno od vrste	Preprosto do zapleteno	Se razlikuje glede na oblikovanje	Zunanji upori, regulator IC

Uporaba regulatorja napetosti

Napajalna vezja

Regulatorji napetosti se široko uporabljajo v napajalnih napravah, da se zagotovi, da elektronske naprave prejemajo enakomerno in varno napetost, tudi če se vhodna moč spremeni.

Naprave s baterijo

V pripomočkih, kot so mobilni telefoni, tablični računalniki in kamere, regulatorji pomagajo ohraniti konstantno napetost, ko se sčasoma izteče baterija.

Vgrajeni sistemi

Mikrokontrolerji in digitalna vezja potrebujejo stabilno napetost za pravilno delo.Regulatorji zagotavljajo zanesljivo napetost, pogosto v ravni 3,3 V ali 5V.

Komunikacijska oprema

Naprave, kot so usmerjevalniki, radijski sprejemniki in oddajniki, uporabljajo regulatorje napetosti, da se izognejo težavam s signalom, ki jih povzroča nestabilna moč.

Avtomobilska elektronika

Avtomobili uporabljajo regulatorje napetosti, da ohranijo elektroniko, kot so zasloni na armaturni plošči, senzorji in sistemi za zabavo, ki se nemoteno izvajajo, kljub spremembam napetosti iz alternatorja.

Industrijska avtomatizacija

V tovarniških strojih in krmilnih sistemih se regulatorji napetosti uporabljajo za zaščito in stabilizacijo elektronskih krmilnikov in senzorjev.

Sistemi obnovljive energije

Sončni paneli in vetrne turbine pogosto uporabljajo regulatorje napetosti za upravljanje nihajočega vhoda in zagotavljanje stalnega izhoda za baterije ali povezano opremo.

Zvočna in video oprema

Regulatorji napetosti pomagajo zmanjšati hrup in ohraniti zmogljivost v ojačevalnikih, mešalnikih in drugih sistemih A/V.

Računalniška strojna oprema

V računalnikih regulatorji napetosti zagotavljajo, da CPU -ji, RAM in grafične kartice dobijo pravilno napetost za zanesljive in učinkovite zmogljivosti.

Medicinske pripomočke

Medicinska orodja in oprema za spremljanje potrebujejo stabilno napetost, da varno delujejo, zaradi česar so regulatorji napetosti ključna sestavina v njihovih elektroenergetskih sistemih.

Posebnosti v sodobnih regulatorjih napetosti

Zaščita pred pretokom

Ta funkcija samodejno omejuje tok, če presega varne ravni in pomaga preprečiti poškodbe regulatorja in povezane komponente.

Termično zaustavitev

Ko se regulator preveč segreje, jo ta funkcija zapre, da se ustavi pregrevanje in se izogne ​​odpovedi ali požaru.

Zaščita kratkega stika

Če se izhod slučajno poveže neposredno na ozemljitev, to zazna regulator in preneha oskrbovati z močjo, da se izogne ​​poškodbam.

Funkcija mehkega zagona

To postopoma poveča izhodno napetost, ko se vklopi napajanje, zmanjša napetost na komponentah in preprečuje nenadne napake.

Nizka mirovanje toka

Nekateri sodobni regulatorji uporabljajo zelo malo moči, ko je obremenitev lahka ali izklopljena, zaradi česar so idealni za modele varčevanja z energijo in naprave, ki jih poganjajo bateriji.

Daljinsko zaznavanje

To regulatorju omogoča spremljanje napetosti na koncu obremenitve, ne le na njegovem izhodu, in po potrebi prilagoditi, da se napetost ohranja stabilna.

Omogoči/izklopi zatič

Številni regulatorji imajo zdaj krmilni zatič, ki uporabnikom omogoča vklop ali izklop izhoda s signalom, uporabnim za varčevanje z močjo ali zaporedje.

Nastavljiv izhod

Nekateri regulatorji imajo vgrajene možnosti za prilagoditev izhodne napetosti z uporabo zunanjih uporov, kar daje večjo prilagodljivost pri oblikovanju vezja.

Nizka osipna napetost

Sodobni regulatorji z nizko kapljico (LDO) lahko še vedno pravilno uravnavajo, tudi če je vhodna napetost zelo blizu izhodu, kar pomaga zmanjšati izgubo energije.

Vgrajeno zmanjšanje EMI

Nekateri preklopni regulatorji vključujejo posebne modele ali filtre za zmanjšanje elektromagnetnih motenj, ki pomagajo v občutljivih ali hrupnih okoljih.

Nasveti o izbiri pravega regulatorja napetosti

• Preverite napetost, ki prihaja v vaše vezje, in kakšno napetost potrebujete.Regulator se mora ujemati z obema.

• Poglejte, koliko toka bo uporabila vaša naprava ali vezje.Regulator bi moral imeti možnost, da to znesek obvlada brez pregrevanja.

• Če je varčevanje z energijo osnovno, je preklopni regulator boljša izbira, ker zapravlja manj energije.

• Za vezja, ki potrebujejo majhen hrup ali so zelo preprosti, so linearni regulatorji lažji za uporabo in dobro delujejo.

• Če je vhodna napetost le nekoliko višja od izhoda, pojdite z regulatorjem z nizkim osipom (LDO), da se izognete zapravljanju preveč moči.

• Če želite nastaviti določeno izhodno napetost ali ga boste morda morali pozneje spremeniti, izberite nastavljiv regulator.

• Razmislite o vročini.Če se regulator med uporabo segreje, bo morda potreboval hladilno hlajenje ali boljše hlajenje.

• Prepričajte se, da regulator ni prevelik ali predrag za vaš projekt, če imate omejen prostor ali proračun.

• Preverite, ali regulator ohranja izhod čist z nizkim valovanjem ali hrupom za občutljive naprave.

• Prav tako je dobro izbrati enega z varnostnimi funkcijami, kot je zaščita pred preveč tokom ali pregrevanjem.

Zaključek

Regulatorji napetosti so pomembni za ohranjanje moči v elektronskih napravah.Pomagajo preprečiti poškodbe in poskrbijo, da vse poteka nemoteno.Z različnimi vrstami in funkcijami jih je mogoče uporabiti v številnih sistemih, od majhnih pripomočkov do velikih strojev.