En spenningsregulator er en enkel og kostnadseffektiv enhet som kan endre inngangsspenningen til et annet nivå ved utgangen og kan opprettholde en konstant utgangsspenning selv under varierende belastningsforhold. Nesten alle elektroniske enheter fra mobiltelefonlader til klimaanlegg til komplekse elektromekaniske enheter bruker en spenningsregulator for å gi forskjellige DC-spenninger til forskjellige komponenter i enheten. Bortsett fra det, bruker alle strømforsyningskretsene spenningsregulatorbrikker.
For eksempel, på smarttelefonen din, brukes en spenningsregulator til å trappe opp eller ned batterispenningen for komponentene (som bakgrunnsbelysning, Mic, Sim-kort, etc.) som krever høyere eller lavere spenning enn batteriet. Å velge feil spenningsregulator kan føre til kompromittert pålitelighet, høyere strømforbruk og til og med stekte komponenter.
Så i denne artikkelen vil vi diskutere noen viktige parametere å huske på når du velger en spenningsregulator for prosjektet ditt.
Viktige faktorer for valg av spenningsregulator
1. Inngangsspenning og utgangsspenning
Det første trinnet mot å velge en spenningsregulator er å vite om inngangsspenningen og utgangsspenningen du skal jobbe med. Lineære spenningsregulatorer trenger inngangsspenning som er høyere enn nominell utgangsspenning. Hvis inngangsspenningen er mindre enn ønsket utgangsspenning, fører det til tilstanden av utilstrekkelig spenning som får regulatoren til å falle ut og gi uregulert utgang.
For eksempel, hvis du bruker en 5V spenningsregulator med en 2V frafallsspenning, bør inngangsspenningen være minst lik 7V for en regulert utgang. Inngangsspenning under 7V vil resultere i en uregulert utgangsspenning.
Det finnes forskjellige typer spenningsregulatorer for forskjellige inngangs- og utgangsspenningsområder. For eksempel trenger du en 5V spenningsregulator for Arduino Uno og en 3,3V spenningsregulator for ESP8266. Du kan til og med bruke en regulator med variabel spenning som kan brukes til en rekke utgangsapplikasjoner.
2. Nedfallsspenning
Nedfallsspenning er forskjellen mellom inngangs- og utgangsspenningen til spenningsregulatoren. For eksempel min. Inngangsspenningen for 7805 er 7V, og utgangsspenningen er 5V, så den har en frafallsspenning på 2V. Hvis inngangsspenningen går under, vil utgangsspenningen (5V) + frafallsspenningen (2V) resultere i en uregulert utgang som kan skade enheten. Så før du velger en spenningsregulator, må du sjekke frafallsspenningen.
Frafallsspenning varierer med spenningsregulatorer; for eksempel kan du finne en rekke 5V regulatorer med forskjellig frafallsspenning. Lineære regulatorer kan være ekstremt effektive når de drives med en veldig lav inngangsspenning. Så hvis du bruker et batteri som strømkilde, kan du bruke LDO-regulatorer for bedre effektivitet.
3. Kraftspredning
Lineære spenningsregulatorer sprer mer kraft enn å bytte spenningsregulatorer. Overdreven kraftuttak kan føre til at batteriet tømmes, overopphetes eller skader produktet. Så hvis du bruker en lineær spenningsregulator, må du først beregne kraftavledningen. For lineære regulatorer kan strømforsyning beregnes ved:
Effekt = (inngangsspenning - utgangsspenning) x strøm
Du kan bruke bryterspenningsregulatorene i stedet for lineære spenningsregulatorer for å unngå strømforsyningsproblemet.
4. Effektivitet
Effektivitet er forholdet mellom utgangseffekt og inngangseffekt som er proporsjonalt med forholdet mellom utgangsspenningen og inngangsspenningen. Så effektiviteten til spenningsregulatorer er direkte begrenset av frafallsspenningen og hvilestrømmen på grunn av at jo høyere frafallsspenningen er, desto lavere effektivitet.
For høyere effektivitet må utfallsspenning og hvilestrøm minimeres, og spenningsforskjellen mellom inngang og utgang må minimeres.
5. Spenningsnøyaktighet
Den totale nøyaktigheten til en spenningsregulator avhenger av linjestyring, lastregulering, referansespenningsdrift, feilforsterkerens spenningsdrift og temperaturkoeffisient. Typiske lineære regulatorer har vanligvis en utgangsspenningsspesifikasjon som garanterer at den regulerte utgangen vil være innenfor 5% av det nominelle. Så hvis du bruker spenningsregulatoren til å drive de digitale IC-ene, er 5% toleranse ikke en stor bekymring.
6. Lastregulering
Lastregulering er definert som kretsens evne til å opprettholde en spesifisert utgangsspenning under varierende belastningsforhold. Lastregulering uttrykkes som:
Lastregulering = outVout / ∆I ut
7. Linjeforskrift
Linjeregulering er definert som kretsens evne til å opprettholde den spesifiserte utgangsspenningen med den varierende inngangsspenningen. Linjeregulering uttrykkes som:
Lastregulering = ∆V ut / ∆V inn
Så for å velge en riktig spenningsregulator for enhver applikasjon, bør man ta hensyn til alle faktorene ovenfor,