У напајању напајањем, регулатор напона игра кључну улогу. Дакле, пре одласка на дискусију о регулатор напона , морамо знати да је каква је улога напајања током дизајнирања система ?. На пример, у било којем радном систему као што је паметни телефон, ручни сат, рачунар или лаптоп, напајање је важан део рада система сова, јер обезбеђује доследно, поуздано и непрекидно напајање унутрашњих компоненти система. У електронским уређајима напајање обезбеђује стабилну и регулисану снагу за правилно функционисање кола. Извори напајања су два типа, на пример наизменични извор напајања из мрежних утичница и једносмерни извор напајања из батерија. Дакле, овај чланак говори о прегледу различитих врста регулатора напона и њиховом раду.

Шта је регулатор напона?

За регулацију нивоа напона користи се регулатор напона. Када је потребан сталан, поуздан напон, тада је преферирани регулатор напона. Он генерише фиксни излазни напон који остаје константан за све промене улазног напона или стања оптерећења. Делује као тампон за заштиту компонената од оштећења. А. регулатор напона је уређај једноставног повратног дизајна и користи контролне петље негативне повратне спреге.

Регулатор напона

Постоје углавном две врсте регулатора напона: Линеарни регулатори напона и прекидачки регулатори напона који се користе у широј примени. Линеарни регулатор напона је најлакши тип регулатора напона. Доступан је у две врсте, који су компактни и користе се у нисконапонским системима мале снаге. Размотримо различите типове регулатора напона.

Тхе главне компоненте које се користе у регулатору напона су

Круг повратне спреге
Стабилни референтни напон
Прођите управљачки круг елемента

Процес регулације напона је врло једноставан коришћењем горе наведена три компоненте . Прва компонента регулатора напона попут повратног круга користи се за откривање промена унутар излаза једносмерног напона. На основу референтног напона, као и повратне спреге, може се генерисати контролни сигнал који покреће Пасс Елемент да исплати промене.

Овде је пасс елемент једна врста чврстог стања полупроводнички уређај слично БЈТ транзистору, ПН-Јунцтион Диоде, иначе МОСФЕТ. Сада се излазни напон једносмерне струје може одржавати приближно стабилним.

Рад регулатора напона

Круг регулатора напона користи се за стварање, као и за одржавање трајног излазног напона, чак и када се улазни напон у супротном промене услови оптерећења. Регулатор напона добија напон из напајања и може се одржавати у опсегу који одговара осталим електричне компоненте . Најчешће се ови регулатори користе за претварање једносмерне / једносмерне снаге, наизменичне / наизменичне струје, у супротном АЦ / ДЦ.

Врсте регулатора напона и њихов рад

Ови регулатори се могу применити кроз интегрисаних кола или дискретна компонентна кола. Регулатори напона су класификовани у два типа, наиме линеарни регулатор напона и прекидачки регулатор напона. Ови регулатори се углавном користе за регулацију напона система, међутим, линеарни регулатори раде са малом ефикасношћу, као и прекидачки регулатори који раде са високом ефикасношћу. У преклопним регулаторима са високом ефикасношћу, већина и / п снаге може се пренети на о / п без расипања.

Врсте регулатора напона

У основи постоје две врсте регулатора напона: Линеарни регулатор напона и прекидачки регулатор напона.

Постоје две врсте линеарних регулатора напона: серијски и шант.
Постоје три врсте прекидачких регулатора напона: Степ уп, Степ довн и Инвертер напонски регулатори.

Линеарни регулатори напона

Линеарни регулатор делује као делилац напона. У омској регији користи ФЕТ. Отпор регулатора напона варира у зависности од оптерећења што резултира константним излазним напоном. Линеарни регулатори напона су оригинални тип регулатора који се користе за регулацију извора напајања. У овој врсти регулатора променљива проводљивост активног пролазног елемента попут МОСФЕТ или је БЈТ одговоран за промену излазног напона.

Једном када је оптерећење повезано, промене било ког улаза у супротном ће довести до разлике у струји кроз транзистор да би се одржао излаз константан. Да би се променила струја транзистора, требало би радити у активном, иначе омичком региону.

Током овог поступка, ова врста регулатора расипа пуно снаге, јер се мрежни напон спушта унутар транзистора да би се расипао попут топлоте. Генерално, ови регулатори су категорисани у различите категорије.

Позитивно подесиво
Негативно подесиво
Фиксни излаз
Праћење
Плутајући

Предности

Тхе предности линеарног регулатора напона укључи следеће.

Даје низак излазни напон мрешкања
Брзо време одзива на промене учитавања или линије
Ниске електромагнетне сметње и мање шума

Мане

Тхе недостаци линеарног регулатора напона укључи следеће.

Ефикасност је врло мала
Захтева велики простор - потребан је хладњак
Напон изнад улаза не може се повећати

Серијски регулатори напона

Серијски регулатор напона користи променљиви елемент постављен у серију са оптерећењем. Променом отпора тог серијског елемента може се променити напон на њему. И, напон на оптерећењу остаје константан.

Количина вучене струје се ефикасно користи од оптерећења, ово је главна предност серијски регулатор напона . Чак и када за оптерећење није потребна никаква струја, серијски регулатор не вуче пуну струју. Стога је серијски регулатор знатно ефикаснији од ранжирног регулатора напона.

Регулатори напона шанта

Шант регулатор напона ради обезбеђивањем путање од напона напајања до земље кроз променљиви отпор. Струја кроз мануелни регулатор скренула је даље од терета и бескорисно тече ка земљи, чинећи овај облик обично мање ефикасним од серијског регулатора. Међутим, он је једноставнији, понекад се састоји од само референтне напонске диоде и користи се у круговима са врло малим напоном у којима је расипана струја премала да би могла забрињавати. Овај облик је врло уобичајен за референтне напонске кругове. Регулатор шанта обично може само да потоне (упије) струју.

Примене регулатора шанта

“како раде контролери пуњења ”

Регулатори шанта се користе у:

Напајања са прекидачким напоном ниског излазног напона
Струјни кругови и судопери
Појачала за грешке
Подесиви напон или струја линеарно и пребацивање Напајања
Надзор напона
Аналогни и дигитални кругови који захтевају прецизне референце
Прецизни граничници струје

Пребацивање регулатора напона

Прекидачки регулатор брзо укључује и искључује серијски уређај. Радни циклус прекидача поставља количину наелектрисања пренесеног на терет. Ово се контролише повратним механизмом сличним механизму линеарног регулатора. Прекидачки регулатори су ефикасни јер је серијски елемент или потпуно проводљив или је искључен јер не расипа готово никакву снагу. Прекидачки регулатори су у стању да генеришу излазне напоне који су већи од улазног напона или супротног поларитета, за разлику од линеарних регулатора.

Прекидачки регулатор напона се брзо укључује и искључује да би променио излаз. Захтева контролни осцилатор и такође пуни компоненте за складиштење.

У комутацијском регулатору са променљивом фреквенцијом импулсне модулације, константним радним циклусом и спектром буке који ПРМ намеће, теже је филтрирати ту буку.

Прекидачки регулатор са Модулација ширине импулса , константна фреквенција, променљив радни циклус, ефикасан је и лак за филтрирање буке.
У преклопном регулатору, струја континуираног начина рада кроз индуктор никада не пада на нулу. Омогућава највећу излазну снагу. Даје боље перформансе.

У прекидачком регулатору, струја прекида у индуктивитету пада на нулу. Даје боље перформансе када је излазна струја мала.

Пребацивање топологија

Има две врсте топологија: диелектрична изолација и неизолација.

Изолован

Заснован је на зрачењу и интензивном окружењу. Опет, изоловани претварачи су класификовани у два типа који укључују следеће.

Флибацк Цонвертерс
Претварачи унапред

У горе наведеним изолованим претварачима говори се у теми о комутираном режиму напајања.

Неизолација

Заснован је на малим променама у Воут / Вин. Примери су Степ Уп регулатор напона (Боост) - Подиже улазни напон Степ Довн (Буцк) - смањује улазни напон Степ уп / Степ Довн (боост / буцк) Регулатор напона - Снижава или подиже или инвертира улазни напон у зависности од регулатора. Омогућава вишеструки улаз без употребе индуктора.

Опет, неизолирани претварачи су класификовани у различите типове, међутим они су значајни

Буцк претварач или опадајући регулатор напона
Претварач појачања или појачани регулатор напона
Буцк или Боост Цонвертер

Предности пребацивања топологија

Главне предности комутационог напајања су ефикасност, величина и тежина. Такође је сложенијег дизајна који је способан да постигне већу енергетску ефикасност. Преклопни регулатор напона може да обезбеди излаз који је већи или мањи од или који инвертира улазни напон.

Мане пребацивања топологија

Већи напон вала на излазу
Спорије пролазно време опоравка
ЕМИ даје врло бучне резултате
Веома скупо

Појачани комутацијски претварачи, који се називају и регулаторима појачаног пребацивања, пружају већи излазни напон подизањем улазног напона. Излазни напон се регулише, све док је снага повучена унутар спецификације излазне снаге круга. За погон жица ЛЕД-а користи се Степ уп Свитцхинг регулатор напона.

Повећајте регулаторе напона

Претпоставимо да је пин кола без губитака = Поут (улазна и излазна снага су исте)

Тада је В._уЈа_у= В_напољеЈа_напоље,

“изградња једносмерног напајања ”

Ја_напоље/ И_у= (1-Д)

Из овога се закључује да је у овом колу

Моћи остају иста
Напон се повећава
Струја се смањује
Еквивалентно једносмерном трансформатору

Поништи регулатор напона

Смањује улазни напон.

Степен регулације напона

Ако је улазна снага једнака излазној снази, онда

П._у= П_напољеВ._уЈа_у= В_напољеЈа_напоље,

Ја_напоље/ И_у= В_у/ В_напоље= 1 / Д.

Степени претварач је еквивалентан трансформатору једносмерне струје при чему је однос обртаја у опсегу 0-1.

Корак горе / корак доле (појачање / смањење)

Такође се назива претварач напона. Коришћењем ове конфигурације могуће је подићи, спустити или обрнути напон према захтеву.

Излазни напон је супротног поларитета улаза.
То се постиже помоћу ВЛ унапред пристрасне обрнуто пристрасне диоде током искључења, производећи струју и пунећи кондензатор за производњу напона током искључених времена
Коришћењем ове врсте склопног регулатора може се постићи 90% ефикасности.

Степ Уп / Степ Довн регулатори напона

Регулатори напона алтернатора

Алтернатори производе струју која је потребна да задовољи електричне захтеве возила када мотор ради. Такође допуњава енергију која се користи за покретање возила. Алтернатор има способност да произведе више струје при нижим брзинама од једносмерних генератора које је некада користила већина возила. Алтернатор има два дела

Регулатор напона алтернатора

Статор - Ово је непокретна компонента која се не помера. Садржи скуп електричних проводника намотаних у калемове преко гвозденог језгра.
Ротор / арматура - Ово је покретна компонента која производи ротирајуће магнетно поље било којим од следећа три начина: (и) индукција (ии) трајни магнети (иии) помоћу побуђивача.

Електронски регулатор напона

Једноставни регулатор напона може се направити од отпорника у серији са диодом (или низом диода). Због логаритамског облика диода В-И кривих, напон на диоди се само мало мења услед промена у вученој струји или промена на улазу. Када прецизна контрола напона и ефикасност нису важни, овај дизајн може добро функционисати.

Електронски регулатор напона

Транзисторски регулатор напона

Електронски регулатори напона имају нестабилни референтни извор напона који обезбеђује Зенер диода , која је такође позната и као радна диода напона обрнутог пробоја. Одржава константан једносмерни излазни напон. АЦ напон мрешкања је блокиран, али филтер не може бити блокиран. Регулатор напона такође има додатни круг за заштиту од кратког споја и круг за ограничавање струје, заштиту од пренапона и термичко искључивање.

Основни параметри напонских регулатора

Основни параметри које треба узети у обзир током рада регулатора напона углавном укључују и / п напон, о / п напон као и о / п струју. Генерално се сви ови параметри углавном користе за одређивање типа ВР топологија добро се подудара или не с ИЦ корисничког.
Остали параметри овог регулатора су фреквенција комутације, топлотни отпор повратног напона мирне струје може бити применљив на основу захтева
Струја мировања је значајна када је ефикасност у режимима приправности или је мала брига главна брига.
Једном када се преклопна фреквенција сматра параметром, искоришћавање преклопне фреквенције може довести до решења малог система. Такође, топлотни отпор може бити опасан због ослобађања топлоте од уређаја, као и растварања топлоте из система.
Ако контролер има МОСФЕТ, након тога сви проводни као и динамички губици распршиће се унутар паковања и мора се узети у обзир након мерења највеће температуре регулатора.
Најважнији параметар је повратни напон јер он одлучује о мањем о / п напону који ИЦ може да задржи. Ово ограничава мање о / п напон и тачност ће утицати на регулацију излазног напона.

Како одабрати тачан регулатор напона?

Кључни параметри играју кључну улогу приликом одабира регулатора напона од стране дизајнера као што су Вин, Воут, Иоут, системски приоритети итд. Неке додатне кључне карактеристике попут омогућавања управљања или индикације добре снаге.
Када је дизајнер описао ове потребе, употријебите параметарску табелу за претрагу како бисте открили најбољи апарат за задовољавање жељених потреба.
За дизајнере је ова табела веома вредна јер пружа неколико карактеристика, као и пакете који се могу добити како би се задовољили потребни параметри за потребе дизајнера.
Уређаји МПС су доступни са њиховим листовима података који детаљно описују потребне спољне делове, како да мере њихове вредности како би добили стабилан, ефикасан дизајн са високим перформансама.
Ова листа података углавном помаже у мерењу вредности компонената као што су капацитет излаза, отпор повратне спреге, индуктивност о / п итд.
Такође, можете користити неке симулационе алате попут софтвера МПСмарт / ДЦ / ДЦ Десигнер итд. МПС нуди различите регулаторе напона са компактним линеарним, разноврсним ефикасним и преклопним типовима попут породице МП171к, породице ХФ500-к, МПК4572-АЕЦ1 , МП28310, МП20056 и МПК2013-АЕЦ1.

Ограничења / недостаци

Ограничења регулатора напона укључују следеће.

Једно од главних ограничења регулатора напона је да су они неефикасни због расипања велике струје у неким применама
Пад напона ове ИЦ је сличан а отпорник пад напона. На пример, када је улаз регулатора напона 5В и генерише излаз попут 3В, тада пад напона између два терминала износи 2В.
Ефикасност регулатора може бити ограничена на 3 В или 5 В, што значи да су ови регулатори применљиви са мање Вин / Воут диференцијала.
У било којој апликацији веома је важно узети у обзир очекивану дисипацију снаге регулатора, јер када су улазни напони високи, дисипација снаге ће бити велика, тако да могу оштетити различите компоненте због прегревања.
Још једно ограничење је да су они једноставно способни за конверзију долара у поређењу са типовима пребацивања, јер ће ови регулатори обезбедити долар и конверзију.
Регулатори попут преклопног типа су високо ефикасни, али имају неке недостатке попут исплативости у поређењу са линеарним регулаторима, сложенији, велике величине и могу створити више буке ако њихове спољне компоненте нису пажљиво одабране.

Овде се ради о различитим врстама регулатори напона и њихов принцип рада. Верујемо да су вам информације дате у овом чланку корисне за боље разумевање овог концепта. Даље, за било каква питања у вези са овим чланком или било какву помоћ у примени електрични и електронски пројекти , можете нам се обратити коментаром у одељку за коментаре испод. Ево питања за вас - Где ћемо користити регулатор напона алтернатора?