Regulator napięcia jest prostym i ekonomicznym urządzeniem, które może zmieniać napięcie wejściowe na wyjściu do innego poziomu i może utrzymywać stałe napięcie wyjściowe nawet przy zmiennych warunkach obciążenia. Prawie wszystkie urządzenia elektroniczne, od ładowarki do telefonu komórkowego, przez klimatyzatory, po złożone urządzenie elektromechaniczne, wykorzystują regulator napięcia do dostarczania różnych napięć prądu stałego do różnych elementów urządzenia. Poza tym wszystkie obwody zasilacza wykorzystują układy stabilizujące napięcie.
Na przykład w smartfonie regulator napięcia służy do zwiększania lub zmniejszania napięcia baterii komponentów (takich jak podświetlenie LED, mikrofon, karta SIM itp.), Które wymagają wyższego lub niższego napięcia niż bateria. Wybór niewłaściwego regulatora napięcia może skutkować obniżeniem niezawodności, wyższym zużyciem energii, a nawet smażeniem elementów.
Dlatego w tym artykule omówimy kilka ważnych parametrów, o których należy pamiętać przy wyborze regulatora napięcia do swojego projektu.
Ważne czynniki przy wyborze regulatora napięcia
1. Napięcie wejściowe i wyjściowe
Pierwszym krokiem do wyboru regulatora napięcia jest znajomość napięcia wejściowego i wyjściowego, z którym będziesz pracować. Liniowe regulatory napięcia wymagają napięcia wejściowego wyższego niż znamionowe napięcie wyjściowe. Jeśli napięcie wejściowe jest mniejsze niż pożądane napięcie wyjściowe, to prowadzi to do stanu niewystarczającego napięcia, co powoduje odpadanie regulatora i zapewnia nieregulowaną moc.
Na przykład, jeśli używasz regulatora napięcia 5 V z napięciem spadku 2 V, wówczas napięcie wejściowe powinno być co najmniej równe 7 V dla regulowanego wyjścia. Napięcie wejściowe poniżej 7 V spowoduje nieregulowane napięcie wyjściowe.
Istnieją różne typy regulatorów napięcia dla różnych zakresów napięcia wejściowego i wyjściowego. Na przykład będziesz potrzebować regulatora napięcia 5 V dla Arduino Uno i regulatora napięcia 3,3 V dla ESP8266. Możesz nawet użyć regulatora zmiennego napięcia, który może być używany do różnych zastosowań wyjściowych.
2. Spadek napięcia
Napięcie zaniku napięcia to różnica między napięciem wejściowym i wyjściowym regulatora napięcia. Na przykład min. Napięcie wejściowe dla 7805 wynosi 7 V, a napięcie wyjściowe 5 V, więc spadek napięcia wynosi 2 V. Jeśli napięcie wejściowe spadnie poniżej, napięcie wyjściowe (5 V) + zanik napięcia (2 V) spowoduje nieregulowane wyjście, które może uszkodzić urządzenie. Dlatego przed wyborem regulatora napięcia sprawdź spadek napięcia.
Napięcie zaniku zmienia się w zależności od regulatorów napięcia; na przykład można znaleźć szereg regulatorów 5 V z różnymi napięciami zaniku. Regulatory liniowe mogą być niezwykle wydajne, gdy są obsługiwane przy bardzo niskim napięciu zaniku wejściowego. Więc jeśli używasz baterii jako źródła zasilania, możesz użyć regulatorów LDO dla lepszej wydajności.
3. Rozpraszanie mocy
Liniowe regulatory napięcia rozpraszają więcej mocy niż przełączające regulatory napięcia. Nadmierne rozpraszanie mocy może spowodować wyczerpanie baterii, przegrzanie lub uszkodzenie produktu. Jeśli więc używasz liniowego regulatora napięcia, najpierw obliczyć straty mocy. W przypadku regulatorów liniowych straty mocy można obliczyć ze wzoru:
Moc = (napięcie wejściowe - napięcie wyjściowe) x prąd
Możesz użyć przełączających regulatorów napięcia zamiast liniowych regulatorów napięcia, aby uniknąć problemu z rozpraszaniem mocy.
4. Wydajność
Sprawność to stosunek mocy wyjściowej do mocy wejściowej, który jest proporcjonalny do stosunku napięcia wyjściowego do napięcia wejściowego. Zatem sprawność regulatorów napięcia jest bezpośrednio ograniczona przez zanik napięcia i prąd spoczynkowy, ponieważ im wyższe napięcie zaniku, tym niższa wydajność.
Aby uzyskać wyższą sprawność, należy zminimalizować zanik napięcia i prąd spoczynkowy, a także zminimalizować różnicę napięcia między wejściem a wyjściem.
5. Dokładność napięcia
Ogólna dokładność regulatora napięcia zależy od regulacji linii, regulacji obciążenia, dryftu napięcia odniesienia, dryftu napięcia wzmacniacza błędu i współczynnika temperaturowego. Typowe regulatory liniowe mają zwykle specyfikację napięcia wyjściowego, która gwarantuje, że regulowana moc wyjściowa będzie w granicach 5% wartości nominalnej. Więc jeśli używasz regulatora napięcia do zasilania cyfrowych układów scalonych, tolerancja 5% nie jest dużym problemem.
6. Regulacja obciążenia
Regulacja obciążenia definiowana jest jako zdolność obwodu do utrzymania określonego napięcia wyjściowego w zmiennych warunkach obciążenia. Regulacja obciążenia jest wyrażona jako:
Regulacja obciążenia = ∆Vout / ∆I out
7. Regulacja linii
Regulacja liniowa jest definiowana jako zdolność obwodu do utrzymania określonego napięcia wyjściowego przy zmieniającym się napięciu wejściowym. Regulacja linii jest wyrażona jako:
Załaduj rozporządzenie = AV out / AV w
Dlatego przy doborze odpowiedniego regulatora napięcia do dowolnej aplikacji należy wziąć pod uwagę wszystkie powyższe czynniki,