Sa supply ng kuryente, ang mga regulator ng boltahe ay may mahalagang papel. Kaya bago pag-usapan ang a regulator ng boltahe , dapat nating malaman na ano ang papel ng isang supply ng kuryente habang nagdidisenyo ng isang sistema ?. Halimbawa, sa anumang gumaganang system tulad ng isang smartphone, relo ng relo, computer, o laptop, ang supply ng kuryente ay isang mahalagang bahagi upang mapagana ang sistemang kuwago, sapagkat nagbibigay ito ng pare-pareho, maaasahan, at tuluy-tuloy na supply sa mga panloob na bahagi ng system. Sa mga elektronikong aparato, ang suplay ng kuryente ay nagbibigay ng isang matatag pati na rin ang kinokontrol na kapangyarihan upang gumana nang maayos ang mga circuit. Ang mga mapagkukunan ng supply ng kuryente ay dalawang uri tulad ng supply ng kuryente ng AC na nakukuha mula sa mga outlet ng mains at supply ng kuryente na DC na nakuha mula sa mga baterya. Kaya, tinatalakay ng artikulong ito ang isang pangkalahatang ideya ng iba't ibang mga uri ng mga regulator ng boltahe at ang kanilang pagtatrabaho.

Ano ang isang Voltage Regulator?

Ginagamit ang isang regulator ng boltahe upang makontrol ang mga antas ng boltahe. Kapag kinakailangan ang isang matatag, maaasahang boltahe, kung gayon ang boltahe na regulator ang ginustong aparato. Bumubuo ito ng isang nakapirming boltahe ng output na nananatiling pare-pareho para sa anumang mga pagbabago sa isang boltahe ng pag-input o mga kundisyon ng pag-load. Gumaganap ito bilang isang buffer para sa pagprotekta ng mga sangkap mula sa mga pinsala. A regulator ng boltahe ay isang aparato na may isang simpleng disenyo ng feed-forward at gumagamit ito ng mga negatibong loop ng control control.

Regulator ng Boltahe

Higit sa lahat mayroong dalawang uri ng mga regulator ng boltahe: Mga Linear voltage regulator at switching boltahe na mga regulator ay ginagamit ito sa mas malawak na mga application. Ang linear voltage regulator ay ang pinakamadaling uri ng regulator ng boltahe. Magagamit ito sa dalawang uri, na compact at ginagamit sa mababang lakas, mga boltahe na sistema. Talakayin natin ang iba't ibang mga uri ng mga regulator ng boltahe.

Ang pangunahing mga sangkap na ginamit sa regulator ng boltahe ay

Feedback Circuit
Matatag na Boltahe ng Sanggunian
Ipasa ang Circuit Control ng Element

Napakadali ng proseso ng regulasyon ng boltahe sa pamamagitan ng paggamit ng tatlong nabanggit mga sangkap . Ang unang sangkap ng regulator ng boltahe tulad ng isang circuit ng feedback ay ginagamit upang makita ang mga pagbabago sa loob ng output ng boltahe ng DC. Batay sa boltahe ng sanggunian pati na rin ang puna, ang isang signal ng control ay maaaring mabuo at hinihimok ang Pass Element upang mabayaran ang mga pagbabago.

Dito, ang pumasa na elemento ay isang uri ng solid-state aparato semiconductor katulad ng isang BJT transistor, PN-Junction Diode kung hindi man isang MOSFET. Ngayon, ang DC output boltahe ay maaaring mapanatili humigit-kumulang na matatag.

Paggawa ng Voltage Regulator

Ginagamit ang isang circuit regulator ng boltahe upang magawa pati na rin mapanatili ang isang permanenteng boltahe ng output kahit na ang input boltahe kung hindi man ay nabago ang mga kondisyon ng pag-load. Nakukuha ng regulator ng boltahe ang boltahe mula sa isang suplay ng kuryente at mapapanatili ito sa isang saklaw na naaangkop sa natitira mga sangkap ng kuryente . Karamihan sa mga karaniwang regulator na ito ay ginagamit para sa pag-convert ng DC / DC power, AC / AC kung hindi man AC / DC.

Mga uri ng Mga Regulator ng Boltahe at Ang Kanilang Paggawa

Ang mga regulator na ito ay maaaring ipatupad sa pamamagitan ng integrated circuit o discrete bahagi circuit. Ang mga regulator ng boltahe ay inuri sa dalawang uri kabilang ang linear voltage regulator at switching voltage regulator. Ang mga regulator na ito ay pangunahing ginagamit upang makontrol ang boltahe ng isang system, gayunpaman, gumagana ang mga linear regulator na may mababang kahusayan pati na rin ang paglipat ng mga regulator na gumagana sa pamamagitan ng mataas na kahusayan. Sa paglipat ng mga regulator na may mataas na kahusayan, ang karamihan sa lakas na i / p ay maaaring maipadala sa o / p nang walang pagdidabog.

Mga uri ng Mga Regulator ng Boltahe

Talaga, mayroong dalawang uri ng mga regulator ng Boltahe: Linear voltage regulator at Switching voltage regulator.

Mayroong dalawang uri ng mga Linear voltage regulator: Series at Shunt.
Mayroong tatlong uri ng mga switching boltahe na regulator: Hakbang, Hakbang, at mga regulator ng boltahe ng Inverter.

Mga Linear Voltage Regulator

Ang Linear regulator ay gumaganap bilang isang divider ng boltahe. Sa rehiyon ng Ohmic, gumagamit ito ng FET. Ang paglaban ng regulator ng boltahe ay nag-iiba sa pag-load na nagreresulta sa patuloy na boltahe ng output. Ang mga Linear voltage regulator ay ang orihinal na uri ng mga regulator na ginagamit upang makontrol ang mga power supply. Sa ganitong uri ng regulator, ang variable na conductivity ng aktibong elemento ng pass tulad ng a MOSFET o isang BJT ay mananagot upang baguhin ang output boltahe.

Kapag ang isang pag-load ay kaalyado, ang mga pagbabago sa anumang input kung hindi man ang pag-load ay magreresulta sa isang pagkakaiba sa kasalukuyang sa buong transistor upang mapanatili ang output ay pare-pareho. Upang baguhin ang kasalukuyang transistor, dapat itong gumana sa isang aktibong kung hindi man rehiyon ng Ohmic.

Sa buong pamamaraang ito, ang ganitong uri ng regulator ay nagpapalabas ng maraming lakas dahil ang boltahe na net ay nahulog sa loob ng transistor upang mawala tulad ng init. Pangkalahatan, ang mga regulator na ito ay ikinategorya sa iba't ibang mga kategorya.

Positive Adjustable
Negatibong Naayos
Fixed Output
Pagsubaybay
Lumulutang

Mga kalamangan

Ang mga kalamangan ng isang linear voltage regulator isama ang sumusunod.

Nagbibigay ng isang mababang boltahe ng output ng ripple
Mabilis na oras ng pagtugon sa pag-load o mga pagbabago sa linya
Mababang pagkagambala ng electromagnetic at mas kaunting ingay

Mga Dehado

Ang mga kawalan ng isang linear voltage regulator isama ang sumusunod.

Ang kahusayan ay napakababa
Nangangailangan ng malaking puwang - kailangan ng heatsink
Ang boltahe sa itaas ng input ay hindi maaaring tumaas

Mga Regulator ng Boltahe ng Serye

Gumagamit ang isang regulator ng boltahe ng serye ng isang variable na elemento na inilagay sa serye na may karga. Sa pamamagitan ng pagbabago ng paglaban ng elemento ng serye na iyon, ang boltahe ay bumaba sa kabuuan nito ay maaaring mabago. At, ang boltahe sa kabuuan ng pagkarga ay nananatiling pare-pareho.

Ang dami ng kasalukuyang iginuhit ay mabisang ginagamit ng pag-load ito ang pangunahing bentahe ng serye ng regulator ng boltahe . Kahit na ang pag-load ay hindi nangangailangan ng anumang kasalukuyang, ang mga regulator ng serye ay hindi gumuhit ng buong kasalukuyang. Samakatuwid, ang isang regulator ng serye ay mas mahusay kaysa sa isang regulator ng shunt voltage.

Mga Regulator ng Boltahe ng Shunt

Isang shunt gumagana ang voltage regulator sa pamamagitan ng pagbibigay ng isang landas mula sa supply boltahe patungo sa lupa sa pamamagitan ng isang variable na paglaban. Ang kasalukuyang sa pamamagitan ng shunt regulator ay lumayo mula sa pagkarga at walang silbi na dumadaloy sa lupa, na ginagawang karaniwang hindi gaanong mahusay ang form na ito kaysa sa regulator ng serye. Gayunpaman, ito ay mas simple, kung minsan ay binubuo lamang ng isang diode na sanggunian ng boltahe, at ginagamit sa napakababang-kapangyarihan na mga circuit kung saan ang nasayang na kasalukuyang ay masyadong maliit upang mag-alala. Ang form na ito ay napaka-pangkaraniwan para sa mga circuit ng sanggunian ng boltahe. Ang isang shunt regulator ay maaaring karaniwang lumubog (sumipsip) ng kasalukuyang.

Mga aplikasyon ng Shunt Regulator

“elektrikal na solong yugto kumpara sa tatlong yugto ”

Ginagamit ang mga shunt regulator sa:

Mababang Output Voltage Switching Power Supply
Kasalukuyang Mga Source at Sink Circuits
Mga Amplifier ng Error
Naaayos na Boltahe o Kasalukuyang Linear at Paglipat Mga Pantustos sa Kuryente
Pagsubaybay sa Boltahe
Mga Analog at Digital Circuit na nangangailangan ng mga sanggunian sa katumpakan
Precision kasalukuyang limiters

Paglipat ng Mga Regulator ng Boltahe

Mabilis na binago ng isang regulator ng paglipat ang isang serye ng aparato sa at off. Ang ikot ng tungkulin ng switch ay nagtatakda ng dami ng singil na inilipat sa pag-load. Kinokontrol ito ng isang mekanismo ng feedback na katulad ng isang linear regulator. Ang mga switch regulator ay mahusay sapagkat ang elemento ng serye ay alinman sa ganap na pagsasagawa o pagpapatay dahil napapawi nito ang halos walang lakas. Ang mga switch regulator ay nakapaglikha ng mga output voltages na mas mataas kaysa sa input voltage o ng kabaligtaran na polarity, hindi katulad ng mga linear regulator.

Ang switching voltage regulator ay mabilis na nakabukas at naka-off upang mabago ang output. Nangangailangan ito ng isang control oscillator at naniningil din ng mga sangkap ng imbakan.

Sa isang switching regulator na may Pulse Rate Modulation na magkakaiba-iba ng dalas, pare-pareho ang cycle ng tungkulin at ingay ng spectrum na ipinataw ng PRM na magkakaiba-iba mas mahirap i-filter ang ingay na iyon.

Ang isang switching regulator na may Pulse Width Modulation , pare-pareho ang dalas, iba't ibang cycle ng tungkulin, mahusay at madaling i-filter ang ingay.
Sa isang regulator ng paglipat, ang tuloy-tuloy na kasalukuyang mode sa pamamagitan ng isang inductor ay hindi kailanman bumaba sa zero. Pinapayagan nito ang pinakamataas na lakas ng output. Nagbibigay ito ng mas mahusay na pagganap.

Sa isang regulator ng paglipat, ang tuluy-tuloy na mode na kasalukuyang sa pamamagitan ng inductor ay bumaba sa zero. Nagbibigay ito ng mas mahusay na pagganap kapag ang kasalukuyang output ay mababa.

Lumilipat ng mga Topology

Mayroon itong dalawang uri ng mga topology: Dielectric isolation at Non-isolation.

Nakahiwalay

Ito ay batay sa radiation at matinding kapaligiran. Muli, ang mga nakahiwalay na converter ay inuri sa dalawang uri na kasama ang mga sumusunod.

Mga Flyback Converter
Ipasa ang Mga Converter

Sa nakalista sa itaas na nakahiwalay na mga converter ay tinalakay sa paksa ng supply ng kapangyarihan na switch-mode.

Hindi –Pag-iisa

Ito ay batay sa maliliit na pagbabago sa Vout / Vin. Ang mga halimbawa ay ang Step Up boltahe regulator (Palakasin) - Tinaasan ang input boltahe Hakbang Down (Buck) - nagpapababa ng boltahe ng pag-input Hakbang / Hakbang Pababa (boost / buck) regulator ng Boltahe - Ibababa o itaas o ibabaligtad ang input boltahe depende sa controller Charge pump - Nagbibigay ito ng maraming mga input nang hindi gumagamit ng isang inductor.

Muli, ang mga di-nakahiwalay na mga converter ay inuri sa iba't ibang uri subalit ang mga makabuluhang mga

Buck Converter o Step-down Voltage Regulator
Palakasin ang Converter o Step-up Voltage Regulator
Buck o Boost Converter

Mga kalamangan ng paglipat ng mga Topology

Ang pangunahing bentahe ng isang switching power supply ay ang kahusayan, laki, at timbang. Ito rin ay isang mas kumplikadong disenyo, na may kakayahang hawakan ang mas mataas na kahusayan sa kuryente. Ang isang switching boltahe regulator ay maaaring magbigay ng output, na kung saan ay mas malaki kaysa sa o mas mababa sa o na inverts ang input boltahe.

Mga Dehado ng Pagpapalit ng Mga Paksa

Mas mataas na boltahe ng ripple ng output
Mas mabagal pansamantalang oras ng pag-recover
Gumagawa ang EMI ng napakaingay na output
Napakamahal

Ang mga step-up switching converter ay tinatawag ding boost switching regulator, magbigay ng isang mas mataas na output ng boltahe sa pamamagitan ng pagtaas ng boltahe ng pag-input. Ang output boltahe ay kinokontrol, hangga't ang lakas ay iginuhit ay nasa loob ng detalye ng output ng kapangyarihan ng circuit. Para sa pagmamaneho ng mga string ng LEDs, ginagamit ang Hakbang sa paglipat ng boltahe regulator.

Hakbang ng Mga Regulator ng Boltahe

Ipagpalagay na Lossless circuit Pin = Pout (pareho ang mga kapangyarihan sa pag-input at output)

Pagkatapos V_saAko_sa= V_palabasAko_palabas,

Ako_palabas/ Ako_sa= (1-D)

Mula dito, nahihinuha na sa circuit na ito

Ang mga kapangyarihan ay mananatiling pareho
Tataas ang boltahe
Kasalukuyang bumababa
Katumbas ng DC transpormer

Hakbang Down (Buck) Voltage Regulator

Ibinababa nito ang input boltahe.

Hakbang Down Voltage Regulator

Kung ang input power ay katumbas ng output power, kung gayon

P_sa= P_palabasV_saAko_sa= V_palabasAko_palabas,

Ako_palabas/ Ako_sa= V_sa/ V_palabas= 1 / D

Ang step down converter ay katumbas ng DC transpormer kung saan ang turn ratio ay nasa saklaw na 0-1.

“kung paano bumuo ng isang inverter ”

Hakbang Up / Hakbang Pababa (Palakasin / Buck)

Tinatawag din itong isang Volter ng inverter. Sa pamamagitan ng paggamit ng pagsasaayos na ito, posible na itaas, ibababa o baligtarin ang boltahe ayon sa kinakailangan.

Ang boltahe ng output ay kabaligtaran ng polarity ng input.
Nakamit ito ng VL forward- biasing reverse-bias na diode sa mga off time, na gumagawa ng kasalukuyang at singilin ang kapasitor para sa produksyon ng boltahe sa mga off time
Sa pamamagitan ng paggamit ng ganitong uri ng switching regulator, maaaring makamit ang 90% na kahusayan.

Hakbang Up / Hakbang Down Regulator ng Boltahe

Mga regulator ng Boltahe ng alternator

Gumagawa ang mga alternator ng kasalukuyang kinakailangan upang matugunan ang mga pangangailangan ng kuryente ng sasakyan kapag tumatakbo ang makina. Pinupunan din nito ang enerhiya na ginagamit upang masimulan ang sasakyan. Ang isang alternator ay may kakayahang makagawa ng mas maraming kasalukuyang sa mas mababang bilis kaysa sa mga generator ng DC na dating ginamit ng karamihan ng mga sasakyan. Ang alternator ay may dalawang bahagi

Alternator Voltage Regulator

Stator - Ito ay isang nakatigil na bahagi, na hindi gumagalaw. Naglalaman ito ng isang hanay ng mga de-koryenteng konduktor na sugat sa mga coil sa ibabaw ng isang iron core.
Rotor / Armature - Ito ang gumagalaw na sangkap na gumagawa ng isang umiikot na magnetic field ng sinuman sa mga sumusunod na tatlong paraan: (i) induction (ii) permanenteng magnet (iii) gamit ang isang exciter.

Electronic Voltage Regulator

Ang isang simpleng boltahe regulator ay maaaring gawin mula sa isang risistor sa serye na may isang diode (o serye ng mga diode). Dahil sa logarithmic na hugis ng diode V-I curves, ang boltahe sa diode ay bahagyang nagbabago dahil sa mga pagbabago sa kasalukuyang iginuhit o mga pagbabago sa input. Kapag ang tumpak na kontrol sa boltahe at kahusayan ay hindi mahalaga, ang disenyo na ito ay maaaring gumana nang maayos.

Electronic Voltage Regulator

Regulator ng Boltahe ng Transistor

Ang mga regulator ng boltahe ng boltahe ay may isang mapagkukunan ng sanggunian na walang sukat na boltahe na ibinigay ng zener diode , na kilala rin bilang reverse breakdown voltage operating diode. Pinapanatili nito ang isang pare-pareho na boltahe ng output ng DC. Na-block ang boltahe ng ripple ng AC, ngunit hindi maaaring harangan ang filter. Ang regulator ng boltahe ay mayroon ding dagdag na circuit para sa proteksyon ng maikling circuit, at kasalukuyang paglilimita sa circuit, proteksyon ng labis na boltahe, at pag-shutdown ng thermal.

Pangunahing Mga Parameter ng Mga Regulator ng Boltahe

Ang pangunahing mga parameter na kailangang isaalang-alang habang nagpapatakbo ng isang boltahe regulator pangunahin kasama ang i / p boltahe, o / p boltahe pati na rin ang o / p kasalukuyang. Pangkalahatan, lahat ng mga parameter na ito ay pangunahing ginagamit para sa pagtukoy ng uri ng VR topology ay naitugma nang maayos o hindi sa IC ng isang gumagamit.
Ang iba pang mga parameter ng regulator na ito ay ang paglipat ng dalas, ang quiescent kasalukuyang feedback boltahe ng thermal paglaban ay maaaring mailapat batay sa kinakailangan
Ang kasalukuyang quiescent ay makabuluhan sa sandaling ang kahusayan sa buong mga mode ng standby o light-load ay ang pangunahing alalahanin.
Kapag ang dalas ng paglipat ay isinasaalang-alang bilang isang parameter, ang pagsasamantala sa dalas ng paglipat ay maaaring humantong sa mga solusyon ng isang maliit na system. Gayundin, ang paglaban ng thermal ay maaaring mapanganib upang mapupuksa ang init mula sa aparato pati na rin matunaw ang init mula sa system.
Kung ang controller ay may MOSFET, pagkatapos ay ang lahat ng kondaktibo pati na rin ang pabagu-bago pagkalugi ay mawawala sa loob ng pakete at dapat isaalang-alang sa sandaling sukatin ang pinakamataas na temperatura ng regulator.
Ang pinakamahalagang parameter ay ang boltahe ng feedback dahil nagpapasya ito ng mas kaunting o / p boltahe na maaaring hawakan ng IC. Pinaghihigpitan nito ang mas kaunting boltahe ng o / p at ang kawastuhan ay makakaapekto sa regulasyon ng boltahe ng output.

Paano Piliin ang Tamang Regulator ng Boltahe?

Ang mga pangunahing parameter ay gumaganap ng isang pangunahing papel habang pinipili ang boltahe regulator ng taga-disenyo tulad ng Vin, Vout, Iout, mga prayoridad ng system, atbp. Ang ilang mga karagdagang pangunahing tampok tulad ng paganahin ang kontrol o mahusay na pahiwatig.
Kapag inilarawan ng taga-disenyo ang mga kinakailangang ito, pagkatapos ay gumamit ng isang parametric na talahanayan sa paghahanap upang matuklasan ang pinakamahusay na patakaran ng pamahalaan upang matugunan ang mga ginustong pangangailangan.
Para sa mga tagadisenyo, ang talahanayan na ito ay napakahalaga dahil nagbibigay ito ng maraming mga tampok pati na rin ang mga makukuha na package upang matugunan ang mga kinakailangang parameter para sa kinakailangan ng isang taga-disenyo.
Ang mga aparato ng MPS ay magagamit sa kanilang mga datasheet na naglalarawan nang detalyado ng mga kinakailangang panlabas na bahagi, kung paano sukatin ang kanilang mga halaga upang makakuha ng isang matatag, mahusay na disenyo na may mataas na pagganap.
Pangunahing tumutulong ang datasheet na ito sa pagsukat ng mga halaga ng mga bahagi tulad ng kapasidad ng output, paglaban sa feedback, o / p inductance, atbp.
Gayundin, maaari mong gamitin ang ilang mga tool sa simulation tulad ng MPSmart software / DC / DC Designer, atbp. Nagbibigay ang MPS ng iba't ibang mga regulator ng boltahe na may isang compact linear, iba't ibang mga mahusay at lumilipat na uri tulad ng pamilya MP171x, ang pamilya HF500-x, MPQ4572-AEC1 , MP28310, MP20056, at MPQ2013-AEC1.

Mga Limitasyon / Kakulangan

Ang mga limitasyon ng mga regulator ng boltahe ay nagsasama ng mga sumusunod.

Ang isa sa mga pangunahing limitasyon ng regulator ng boltahe ay hindi sila mahusay dahil sa pagwawaldas ng napakalaking kasalukuyang sa ilang mga application
Ang pagbagsak ng boltahe ng IC na ito ay katulad ng a risistor pagbaba ng boltahe. Halimbawa, kapag ang input ng boltahe regulator ay 5V at bumubuo ng output tulad ng 3V pagkatapos ang boltahe na drop sa gitna ng dalawang mga terminal ay 2V.
Ang kahusayan ng regulator ay maaaring limitahan sa 3V o 5V, na nangangahulugang ang mga regulator na ito ay nalalapat na may mas kaunting mga kaugalian ng Vin / Vout.
Sa anumang aplikasyon, napakahalaga na isaalang-alang ang inaasahang pagwawaldas ng kuryente para sa isang regulator, sapagkat kapag mataas ang mga voltages ng pag-input ay magiging mataas ang pagwawaldas ng kuryente upang makapinsala sa iba't ibang mga bahagi dahil sa sobrang pag-init.
Ang isa pang limitasyon ay ang mga ito ay simpleng may kakayahang magbago ng kumpara kumpara sa mga uri ng paglipat dahil ang mga regulator na ito ay magbibigay ng usang lalaki at conversion.
Ang mga regulator tulad ng uri ng paglipat ay mahusay na mahusay subalit mayroon silang ilang mga drawbacks tulad ng cost-effective na kumpara sa mga linear type regulator, mas kumplikado, malaking sukat at maaaring makabuo ng mas maraming ingay kung ang kanilang mga panlabas na bahagi ay hindi napili nang maingat.

Ito ay tungkol sa iba't ibang uri ng mga regulator ng boltahe at ang kanilang prinsipyo sa pagtatrabaho. Naniniwala kami na ang impormasyong ibinigay sa artikulong ito ay kapaki-pakinabang para sa iyo para sa isang mas mahusay na pag-unawa sa konseptong ito. Bukod dito, para sa anumang mga query tungkol sa artikulong ito o anumang tulong sa pagpapatupad mga proyektong elektrikal at electronics , maaari kang lumapit sa amin sa pamamagitan ng pagkomento sa seksyon ng komento sa ibaba. Narito ang isang katanungan para sa iyo - Saan kami gagamit ng isang alternator boltahe na regulator?