Maitinimo šaltinyje pagrindinį vaidmenį atlieka įtampos reguliatoriai. Taigi prieš eidami aptarti a įtampos reguliatorius , mes turime žinoti, kad koks yra maitinimo šaltinio vaidmuo kuriant sistemą? Pavyzdžiui, bet kurioje veikiančioje sistemoje, pavyzdžiui, išmaniajame telefone, rankiniame laikrodyje, kompiuteryje ar nešiojamame kompiuteryje, maitinimo šaltinis yra būtina pelėdų sistemos veikimo dalis, nes jis užtikrina nuoseklų, patikimą ir nuolatinį sistemos vidinių komponentų tiekimą. Elektroniniuose prietaisuose maitinimo šaltinis suteikia stabilų ir reguliuojamą maitinimą, kad tinkamai veiktų grandinės. Maitinimo šaltiniai yra dviejų tipų, pavyzdžiui, kintamosios srovės maitinimo šaltinis, gaunamas iš maitinimo tinklo, ir nuolatinės srovės maitinimo šaltinis, gaunamas iš baterijų. Taigi, šiame straipsnyje aptariama įvairių tipų įtampos reguliatorių apžvalga ir jų veikimas.

Kas yra įtampos reguliatorius?

Įtampos lygiui reguliuoti naudojamas įtampos reguliatorius. Kai reikia pastovios ir patikimos įtampos, tada pirmenybė teikiama įtampos reguliatoriui. Jis sukuria fiksuotą išėjimo įtampą, kuri išlieka pastovi bet kokiems įėjimo įtampos ar apkrovos sąlygų pokyčiams. Tai veikia kaip buferis, apsaugantis komponentus nuo pažeidimų. A įtampos reguliatorius yra paprasto „feed-forward“ dizaino prietaisas, kuriame naudojamos neigiamos grįžtamojo ryšio valdymo linijos.

Įtampos reguliatorius

Daugiausia yra dviejų tipų įtampos reguliatorių: linijiniai įtampos reguliatoriai ir perjungimo įtampos reguliatoriai, kurie naudojami plačiau. Linijinis įtampos reguliatorius yra lengviausias įtampos reguliatoriaus tipas. Jis yra dviejų tipų, kompaktiškas ir naudojamas mažos galios, žemos įtampos sistemose. Aptarkime skirtingus įtampos reguliatorių tipus.

The pagrindiniai įtampos reguliatoriuje naudojami komponentai yra

Grįžtamojo ryšio grandinė
Stabili atskaitos įtampa
Praleiskite elemento valdymo grandinę

Įtampos reguliavimo procesas yra labai lengvas, naudojant aukščiau nurodytus tris komponentai . Pirmasis įtampos reguliatoriaus komponentas, pavyzdžiui, grįžtamojo ryšio grandinė, naudojamas nuolatinės įtampos išėjimo pokyčiams aptikti. Remiantis atskaitos įtampa ir grįžtamuoju ryšiu, gali būti sukurtas valdymo signalas, kuris skatina „Pass“ elementą sumokėti pakeitimus.

Čia „pass element“ yra viena iš kietojo kūno rūšių puslaidininkinis įtaisas panašus į BJT tranzistorių, PN jungties diodas, kitaip MOSFET. Dabar nuolatinės srovės išėjimo įtampa gali būti palaikoma maždaug stabili.

Įtampos reguliatoriaus darbas

Įtampos reguliatoriaus grandinė naudojama nuolatinei išėjimo įtampai sukurti ir palaikyti, net kai įėjimo įtampa yra kitaip pakeista. Įtampos reguliatorius gauna įtampą iš maitinimo šaltinio ir ją galima palaikyti tokioje diapazone, kuris gerai tinka likusiems elektriniai komponentai . Dažniausiai šie reguliatoriai naudojami nuolatinės / nuolatinės srovės, AC / AC, kitaip AC / DC, konversijai.

Įtampos reguliatorių tipai ir jų veikimas

Šiuos reguliatorius galima įgyvendinti naudojant: integruoti grandynai arba atskirų komponentų grandinės. Įtampos reguliatoriai skirstomi į du tipus: tiesinį įtampos reguliatorių ir perjungimo įtampos reguliatorių. Šie reguliatoriai daugiausia naudojami sistemos įtampai reguliuoti, tačiau linijiniai reguliatoriai veikia mažu efektyvumu, taip pat perjungimo reguliatoriai, kurie veikia per aukštą efektyvumą. Perjungiant didelio efektyvumo reguliatorius, didžioji dalis i / p galios gali būti perduodama į o / p be išsisklaidymo.

Įtampos reguliatorių tipai

Iš esmės yra dviejų tipų įtampos reguliatoriai: tiesinis įtampos reguliatorius ir perjungimo įtampos reguliatorius.

Yra dviejų tipų tiesiniai įtampos reguliatoriai: serija ir šuntas.
Yra trijų tipų perjungimo įtampos reguliatoriai: „Step up“, „Down down“ ir „Inverter“ įtampos reguliatoriai.

Linijiniai įtampos reguliatoriai

Linijinis reguliatorius veikia kaip įtampos daliklis. Omos regione jis naudoja FET. Įtampos reguliatoriaus varža kinta priklausomai nuo apkrovos, todėl pastovi išėjimo įtampa. Linijiniai įtampos reguliatoriai yra originalus reguliatorių tipas, naudojamas reguliuoti maitinimo šaltinius. Tokio tipo reguliatoriuje kintamasis aktyviojo praeinamojo elemento laidumas, pavyzdžiui, a MOSFET arba BJT yra atsakinga už išėjimo įtampos keitimą.

Kai apkrova bus susieta, bet kurios įvesties, kitaip apkrovos, pokyčiai sukels srovės skirtumą visame tranzistoriuje, kad išvestis būtų pastovi. Norint pakeisti tranzistoriaus srovę, jis turėtų būti dirbamas aktyviame, kitaip omos srityje.

Per šią procedūrą tokio tipo reguliatorius išsklaido daug energijos, nes tranzistore sumažėja grynoji įtampa, kad išsisklaidytų kaip šiluma. Paprastai šie reguliuotojai skirstomi į skirtingas kategorijas.

Teigiamas reguliuojamas
Neigiamas reguliuojamas
Fiksuota išvestis
Stebėjimas
Plaukiojantis

Privalumai

The linijinės įtampos reguliatoriaus privalumai įtraukti šiuos dalykus.

Suteikia mažą išėjimo bangų įtampą
Greitas reagavimo laikas įkeliant ar keičiant liniją
Maži elektromagnetiniai trukdžiai ir mažesnis triukšmas

Trūkumai

The linijinės įtampos reguliatoriaus trūkumai įtraukti šiuos dalykus.

Efektyvumas yra labai mažas
Reikia didelės vietos - reikalingas radiatorius
Įtampa virš įėjimo negali būti padidinta

Serijos įtampos reguliatoriai

Nuoseklus įtampos reguliatorius naudoja kintamą elementą, išdėstytą nuosekliai su apkrova. Keičiant to serijinio elemento varžą, galima pakeisti jame kritusią įtampą. Ir įtampa per apkrovą išlieka pastovi.

Ištraukiamos srovės kiekį efektyviai naudoja apkrova, tai yra pagrindinis pranašumas serijinis įtampos reguliatorius . Net kai apkrovai nereikia jokios srovės, serijinis reguliatorius neima visos srovės. Todėl serijinis reguliatorius yra žymiai efektyvesnis nei šunto įtampos reguliatorius.

Šunto įtampos reguliatoriai

Šuntas veikia įtampos reguliatorius numatant kelią nuo maitinimo įtampos iki žemės per kintamą varžą. Srovė per šunto reguliatorių nukrypo nuo apkrovos ir nenaudingai teka į žemę, todėl ši forma paprastai yra mažiau efektyvi nei nuoseklus reguliatorius. Tačiau jis yra paprastesnis, kartais susideda tik iš įtampos atskaitos diodo ir yra naudojamas labai mažos galios grandinėse, kuriose išeikvota srovė yra per maža, kad galėtų kelti susirūpinimą. Ši forma yra labai įprasta įtampos atskaitos grandinėms. Šunto reguliatorius paprastai gali tik panardinti (sugerti) srovę.

Šunto reguliatorių programos

“kas yra gsm modulis ”

Šunto reguliatoriai naudojami:

Žemos išėjimo įtampos perjungimo maitinimo šaltiniai
Srovės šaltinio ir kriauklės grandinės
Klaidų stiprintuvai
Reguliuojama įtampa arba srovės linijinis ir perjungimas Maitinimo šaltiniai
Įtampos stebėjimas
Analoginės ir skaitmeninės grandinės, kurioms reikia tikslių nuorodų
Tikslieji srovės ribotuvai

Įjungimo įtampos reguliatoriai

Perjungimo reguliatorius greitai įjungia ir išjungia serijinį prietaisą. Jungiklio darbo ciklas nustato į krūvį perkeltą įkrovos dydį. Tai valdo grįžtamojo ryšio mechanizmas, panašus į tiesinio reguliatoriaus. Perjungimo reguliatoriai yra efektyvūs, nes serijinis elementas yra arba visiškai laidus, arba išjungtas, nes jis beveik neišskiria energijos. Perjungimo reguliatoriai sugeba generuoti išėjimo įtampą, kuri yra didesnė už įėjimo įtampą arba yra priešingo poliškumo, skirtingai nei tiesiniai reguliatoriai.

Perjungimo įtampos reguliatorius greitai įsijungia ir išsijungia, kad pakeistų išėjimą. Tam reikalingas valdymo osciliatorius, taip pat kraunami laikymo komponentai.

Perjungimo reguliatoriuje, kurio impulsų dažnio moduliacija kinta kintančiu dažniu, pastoviu darbo ciklu ir triukšmo spektru, kurį nustato PRM, yra sunkiau išfiltruoti tą triukšmą.

Perjungimo reguliatorius su Impulso pločio moduliacija , pastovus dažnis, kintantis darbo ciklas, yra efektyvus ir lengvai pašalinamas triukšmas.
Perjungimo reguliatoriuje nepertraukiamo režimo srovė per induktorių niekada nenukrenta iki nulio. Tai leidžia didžiausią išėjimo galią. Tai suteikia geresnį našumą.

Perjungimo reguliatoriuje pertraukiamojo režimo srovė per induktorių sumažėja iki nulio. Tai užtikrina geresnį našumą, kai išėjimo srovė yra maža.

Perjungti topologijas

Jis turi dviejų tipų topologijas: dielektrinę izoliaciją ir neizoliaciją.

Izoliuotas

Jis pagrįstas radiacija ir intensyvia aplinka. Vėlgi, izoliuoti keitikliai skirstomi į du tipus, kurie apima šiuos dalykus.

„Flyback“ keitikliai
Pirmyn keitikliai

Pirmiau išvardyti izoliuoti keitikliai aptariami perjungto režimo maitinimo šaltinio temoje.

Neizoliacija

Tai pagrįsta nedideliais „Vout / Vin“ pakeitimais. Tokie pavyzdžiai yra „Up Up“ įtampos reguliatorius („Boost“) - padidina įėjimo įtampą „Down Down“ („Buck“) - sumažina įėjimo įtampą „Step up / Step Down“ („boost“ / „buck“) įtampos reguliatorius - sumažina, padidina arba apvers įvesties įtampą, priklausomai nuo valdiklio. Tai suteikia daugybinius įvestis nenaudojant induktoriaus.

Vėlgi, izoliuoti keitikliai klasifikuojami į skirtingus tipus, tačiau reikšmingi yra

„Buck Converter“ arba žemyn įtampos reguliatorius
„Boost“ keitiklis arba pakėlimo įtampos reguliatorius
„Buck“ arba „Boost Converter“

Topologijų keitimo privalumai

Pagrindiniai maitinimo šaltinio privalumai yra efektyvumas, dydis ir svoris. Tai taip pat sudėtingesnė konstrukcija, galinti pasiekti didesnį energijos vartojimo efektyvumą. Perjungimo įtampos reguliatorius gali suteikti išėjimą, kuris yra didesnis arba mažesnis arba invertuoja įėjimo įtampą.

Trūkumai topologijų keitimo

Didesnė išėjimo pulsacijos įtampa
Lėtesnis trumpalaikis atsistatymo laikas
EMI sukuria labai triukšmingą produkciją
Labai brangus

Pakopiniai perjungimo keitikliai, dar vadinami padidinimo perjungimo reguliatoriais, užtikrina didesnę įtampą, padidindami įėjimo įtampą. Išėjimo įtampa yra reguliuojama tol, kol paimama energija atitinka grandinės išėjimo galios specifikacijas. Šviesos diodų stygoms vairuoti naudojamas pakopos perjungimo įtampos reguliatorius.

Padidinkite įtampos reguliatorius

Tarkime, kad „Lossless circuit“ kaištis = „Pout“ (įvesties ir išėjimo galios yra vienodos)

Tada V_įAš_į= V_išėjoAš_išėjo,

Aš_išėjo/ Aš_į= (1-D)

Iš to daroma išvada, kad šioje grandinėje

Galios išlieka tos pačios
Įtampa didėja
Srovė mažėja
Tolygus nuolatinės srovės transformatoriui

Nuleiskite („Buck“) įtampos reguliatorių

Tai sumažina įėjimo įtampą.

Nuleiskite įtampos reguliatorius

Jei įėjimo galia lygi išėjimo galiai, tada

P_į= P_išėjoV_įAš_į= V_išėjoAš_išėjo,

Aš_išėjo/ Aš_į= V_į/ V_išėjo= 1 / D

„Down down“ keitiklis yra lygiavertis nuolatinės srovės transformatoriui, kuriame posūkių santykis yra 0–1.

Žingsnis aukštyn / žemyn („Boost“ / „Buck“)

Jis taip pat vadinamas įtampos keitikliu. Naudojant šią konfigūraciją, galima pakelti, sumažinti arba apversti įtampą, kaip reikalaujama.

Išėjimo įtampa yra priešingo įėjimo poliškumo.
Tai pasiekiama VL į priekį nukreipiančiu atvirkštiniu diodu išjungimo metu, gaminant srovę ir įkraunant kondensatorių įtampai gaminti išjungimo metu
Naudojant tokio tipo perjungimo reguliatorių, galima pasiekti 90% efektyvumą.

Padidinkite / sumažinkite įtampos reguliatorius

Generatoriaus įtampos reguliatoriai

Generatoriai sukuria srovę, kurios reikia transporto priemonės elektros poreikiams patenkinti, kai variklis veikia. Tai taip pat papildo energiją, kuri naudojama transporto priemonei užvesti. Generatorius turi galimybę gaminti daugiau srovės esant mažesniam greičiui nei nuolatinės srovės generatoriai, kuriuos kadaise naudojo dauguma transporto priemonių. Generatorius turi dvi dalis

“kaip pasidaryti saulės energijos įkroviklį ”

Kintamosios srovės įtampos reguliatorius

Statorius - Tai nejudantis komponentas, kuris nejuda. Jame yra elektrinių laidininkų rinkinys, suvyniotas ritėse per geležinę šerdį.
Rotorius / armatūra - Tai yra judantis komponentas, kuris sukuria besisukantį magnetinį lauką bet kuriuo iš šių trijų būdų: (i) indukcija (ii) nuolatiniai magnetai (iii) naudojant žadintuvą.

Elektroninis įtampos reguliatorius

Paprastas įtampos reguliatorius gali būti pagamintas iš rezistoriaus nuosekliai su diodu (arba diodų serija). Dėl logaritminės diodo V-I kreivių formos diodo įtampa kinta tik šiek tiek dėl pasikeitusios srovės ar įvesties pokyčių. Kai tikslus įtampos valdymas ir efektyvumas nėra svarbūs, ši konstrukcija gali gerai veikti.

Elektroninis įtampos reguliatorius

Tranzistoriaus įtampos reguliatorius

Elektroniniai įtampos reguliatoriai turi stabilų įtampos atskaitos šaltinį, kurį teikia „Zener“ diodas , kuris taip pat žinomas kaip atvirkštinio gedimo įtampos veikimo diodas. Jis palaiko pastovią nuolatinės srovės išėjimo įtampą. Kintamosios srovės bangų įtampa yra užblokuota, tačiau filtras negali būti užblokuotas. Įtampos reguliatorius taip pat turi papildomą grandinę apsaugai nuo trumpojo jungimo, srovės ribojimo grandinę, apsaugą nuo viršįtampio ir terminį išjungimą.

Pagrindiniai įtampos reguliatorių parametrai

Pagrindiniai parametrai, į kuriuos reikia atsižvelgti dirbant įtampos reguliatoriumi, daugiausia yra i / p įtampa, o / p įtampa ir o / p srovė. Paprastai visi šie parametrai daugiausia naudojami nustatant VR tipą topologija yra gerai suderintas ar neatitinka vartotojo IC.
Kiti šio reguliatoriaus parametrai yra perjungimo dažnis, ramybės srovės grįžtamojo ryšio įtampos šiluminė varža gali būti taikoma remiantis reikalavimu
Ramybės srovė yra reikšminga, kai pagrindinis rūpestis yra budėjimo režimo efektyvumas arba maža apkrova.
Kai perjungimo dažnis laikomas parametru, išjungimo dažnio panaudojimas gali padėti išspręsti mažos sistemos sprendimus. Be to, šiluminė varža gali būti pavojinga, norint atsikratyti šilumos iš prietaiso, taip pat ištirpinti šilumą iš sistemos.
Jei valdiklis turi MOSFET, tada visi laidūs ir dinamiški nuostoliai bus išsklaidytas pakuotėje ir į tai reikia atsižvelgti matuojant didžiausią reguliatoriaus temperatūrą.
Svarbiausias parametras yra grįžtamoji įtampa, nes ji lemia mažesnę o / p įtampą, kurią gali išlaikyti IC. Tai riboja mažesnę o / p įtampą, o tikslumas paveiks išėjimo įtampos reguliavimą.

Kaip pasirinkti tinkamą įtampos reguliatorių?

Pagrindiniai parametrai vaidina pagrindinį vaidmenį, kai dizaineris pasirenka įtampos reguliatorių, pvz., „Vin“, „Vout“, „Iout“, sistemos prioritetus ir kt. Kai kurios papildomos pagrindinės funkcijos, pvz., Įgalina valdymą arba gerą energijos rodymą.
Kai dizaineris aprašys šias būtinybes, tada naudokite parametrinę paieškos lentelę, kad surastumėte geriausią aparatą, kad patenkintumėte pageidaujamus poreikius.
Dizaineriams ši lentelė yra labai vertinga, nes joje pateikiamos kelios funkcijos ir paketai, kuriuos galima įsigyti, kad atitiktų būtinus parametrus, reikalingus dizainerio reikalavimams.
MPS prietaisai yra prieinami su jų duomenų lapais, kuriuose išsamiai aprašomos reikalingos išorinės dalys, kaip išmatuoti jų vertes, kad būtų pasiektas stabilus, efektyvus dizainas su dideliu našumu.
Šis duomenų lapas daugiausia padeda matuoti tokių komponentų vertes kaip išėjimo talpa, grįžtamojo ryšio pasipriešinimas, o / p induktyvumas ir kt.
Taip pat galite naudoti kai kuriuos modeliavimo įrankius, pvz., „MPSmart“ programinę įrangą / „DC / DC Designer“ ir kt. „MPS“ teikia skirtingus įtampos reguliatorius su kompaktišku linijiniu, įvairiais efektyviais ir perjungimo tipais, pavyzdžiui, „MP171x“ šeima, „HF500-x“ šeima, „MPQ4572-AEC1“. , MP28310, MP20056 ir MPQ2013-AEC1.

Apribojimai / trūkumai

Įtampos reguliatorių apribojimai apima šiuos dalykus.

Vienas iš pagrindinių įtampos reguliatoriaus apribojimų yra tai, kad jie yra neefektyvūs dėl milžiniškos srovės išsisklaidymo kai kuriose programose
Šio IC įtampos kritimas yra panašus į a rezistorius įtampos kritimas. Pvz., Kai įtampos reguliatoriaus įėjimas yra 5 V ir generuoja išėjimą kaip 3 V, tada įtampos kritimas tarp dviejų gnybtų yra 2 V.
Reguliatoriaus efektyvumas gali būti ribojamas iki 3 V arba 5 V, o tai reiškia, kad šie reguliatoriai gali būti naudojami su mažiau Vin / Vout diferencialų.
Bet kurioje programoje labai svarbu atsižvelgti į numatomą reguliatoriaus galios išsiskyrimą, nes kai įėjimo įtampa yra aukšta, galios išsisklaidymas bus didelis, todėl dėl perkaitimo gali būti pažeisti skirtingi komponentai.
Kitas apribojimas yra tas, kad jie tiesiog sugeba konvertuoti, palyginti su perjungimo tipais, nes šie reguliatoriai užtikrins spartą ir konversiją.
Reguliatoriai, pavyzdžiui, perjungimo tipas, yra labai efektyvūs, tačiau jie turi tam tikrų trūkumų, pavyzdžiui, ekonomiškumą, palyginti su linijinio tipo reguliatoriais, sudėtingesni, didesnio dydžio ir gali sukelti daugiau triukšmo, jei jų išoriniai komponentai nėra pasirenkami atsargiai.

Visa tai yra apie skirtingus tipus įtampos reguliatoriai ir jų darbo principas. Manome, kad šiame straipsnyje pateikta informacija yra naudinga jums geriau suprasti šią sąvoką. Be to, dėl bet kokių su šiuo straipsniu susijusių klausimų ar pagalbos įgyvendinant elektros ir elektronikos projektai , galite kreiptis į mus komentuodami žemiau esančiame komentarų skyriuje. Štai jums klausimas - kur naudosime kintamosios srovės įtampos reguliatorių?