Spenningsregulator kretser

Voltage Regulator, som navnet antyder, er en krets som brukes til å regulere spenningen. Regulert spenning er jevn tilførsel av spenning, uten støy eller forstyrrelser. Utgangen fra spenningsregulatoren er uavhengig av belastningsstrøm, temperatur og vekselstrømslinjevariasjon. Spenningsregulatorer er tilstede i nesten alle elektronikk- eller husholdningsapparater som TV, kjøleskap, datamaskin osv. For å stabilisere forsyningsspenningen.

I utgangspunktet minimerer spenningsregulatoren variasjonen i spenning for å beskytte enheten. I det elektriske distribusjonssystemet er spenningsregulatorene enten i matelinjer eller på nettstasjonen. Det er to typer regulatorer som brukes i denne linjen, den ene er trinnregulator, der brytere regulerer strømforsyningen. En annen er induksjonsregulator, som er en alternerende elektrisk maskin som ligner på en induksjonsmotor som leverer strøm som en sekundær kilde. Det minimerer spenningsvariasjonen og gir stabil utgang.

Det er forskjellige typer spenningsregulatorer som er forklart nedenfor.

Typer spenningsregulator krets

Lineær spenningsregulator krets

• Seriens spenningsregulator
• Shunt Voltage Regulator

Zener Voltage Regulator Circuit

Bryter spenningsregulator krets

• Bukk-type
• Boost-type
• Buck / Boost-type

Lineær spenningsregulator krets

Dette er de vanligste regulatorene som brukes i elektronikk for å opprettholde den jevne utgangsspenningen. Lineære spenningsregulatorer fungerer som en spenningsdelerkrets, i denne regulatoren varierer motstanden med hensyn til endring i belastning og gir konstant utgangsspenning. Noen fordeler og ulemper med lineær spenningsregulator er gitt nedenfor:

Fordeler

• Utgangsspenningsspenningen er lav
• Svaret er raskt
• Mindre støy

Ulemper

• Lav effektivitet
• Stor plass kreves
• Utgangsspenningen vil alltid være mindre enn inngangsspenningen

1. Seriens spenningsregulator

Den uregulerte spenningen er direkte proporsjonal med spenningsfallet over motstanden som er koblet i serie, og dette spenningsfallet avhenger av strømmen som forbrukes av lasten. Hvis strømforbruket av last øker, vil basisstrømmen også reduseres, og på grunn av dette vil mindre kollektorstrøm strømme gjennom kollektorens emitterterminal, og dermed vil strømgjennomgangen øke og omvendt.

Den regulerte utgangsspenningen til shunt-spenningsregulatoren er definert som:

V _UT = V _Z + V _BE

Zener spenningsregulator

Zener Voltage Regulators er billigere og bare egnet for kretser med lav effekt. Den kan brukes i applikasjoner der mengden strøm som er bortkastet under regulering ikke er av største bekymring.

En motstand, er koblet i serie med zenerdioden for å begrense strømmen som strømmer gjennom dioden, og inngangsspenningen Vin (som må være større enn zenerspenningen) er koblet over som vist på bildet og utgangsspenningen Vout, blir tatt over zenerdioden med Vout = Vz (Zener Voltage). Som vi vet begynner Zener-dioden å lede i motsatt retning når den påførte spenningen er høyere enn sammenbruddsspenningen til Zener. Så når den begynner å lede, opprettholder den samme spenning over den og flyter tilbake ekstra strøm, og gir dermed stabil utgangsspenning.

Lær mer om Zener Diode som fungerer her.

Bryter spenningsregulator

Det er tre typer bryterspenningsregulator:

• Buck eller Step-Down Switching Voltage Regulator
• Boost eller Step-Up Switching Voltage Regulator
• Buck / Boost Switching Voltage Regulator

Buck eller Step-Down Switching Voltage Regulator

En Buck Regulator brukes til å trappe ned spenningen ved utgangen, vi kan til og med bruke spenningsdelerkretsen for å redusere utgangsspenningen, men effektiviteten til spenningsdelerkretsen er lav, fordi motstandene sprer energi som varme. Vi bruker kondensator, diode, spole og bryter i kretsen. Kretsskjemaet for Buck Switching Voltage Regulator er gitt nedenfor:

Når bryteren er PÅ, forblir dioden forspent, og strømforsyningen er koblet til induktoren. Når bryteren er åpen, blir induktorens polaritet reversert, og dioden blir forspent og kobler induktoren til bakken. Så avtar strømmen gjennom induktoren med skråningen:

d I _L / dt = (0-V _UT) / L.

Kondensatoren brukes til å forhindre at spenningen faller til null over belastningen. Hvis vi fortsetter å åpne og lukke bryteren, vil gjennomsnittsspenningen over belastningen være mindre enn den medfølgende inngangsspenningen. Du kan kontrollere utgangsspenningen ved å variere koblingsenhetens driftssyklus.

Utgangsspenning = (inngangsspenning) * (prosent av tiden bryteren er PÅ)

Hvis du vil lære mer om Buck converter, kan du følge lenken.

Boost eller Step-Up Switching Voltage Regulator

Boost Regulator brukes til å øke spenningen over lasten. Kretsskjemaet for boost regulator er gitt nedenfor:

Når bryteren er lukket, oppfører dioden seg som omvendt forspent, og strømmen over induktoren fortsetter å øke. Nå når bryteren åpnes, vil induktoren skape en kraft som får strømmen til å fortsette å strømme og kondensatoren begynner å lade. Ved kontinuerlig å slå bryteren PÅ og AV, vil vi motta spenningen ved belastningen høyere enn inngangsspenningen. Vi kan kontrollere utgangsspenningen ved å kontrollere bryteren PÅ (Ton).

Utgangsspenning = Inngangsspenning / Prosent av tiden bryteren er åpen

Hvis du vil lære mer om Boost-omformer, kan du følge lenken.

Buck-Boost Switching Voltage Regulator

Buck-Boost Switching Regulator er kombinasjonen av både Buck og Boost Regulator, den gir invertert utgang som kan være større eller mindre enn den medfølgende inngangsspenningen.

Når bryteren er PÅ, oppfører dioden seg som omvendt forspent og induktor lagrer energi, og når bryteren er AV, begynner induktoren å frigjøre energien med omvendt polaritet, som lader kondensatoren. Når energien som er lagret i induktoren blir null, begynner kondensatoren å tømmes ut i lasten med omvendt polaritet. På grunn av denne buck-boost regulatoren også kalt som inverterende regulator.

Utgangsspenningen er definert som

Vout = Vin (D / 1-D) Hvor, D er Duty cycle

Derfor, hvis driftssyklusen er lav, oppfører regulatoren seg som Buck Regulator, og når Duty Cycle er høy, oppfører regulatoren seg som Boost Regulator.

Praktisk eksempel for regulatorkretser

Positiv lineær spenningsregulator krets

Vi har designet en positiv lineær spenningsregulatorkrets ved bruk av 7805 IC. Denne ICen har alle kretsene for å gi 5 volt regulert forsyning. Inngangsspenningen skal være minst mer enn 2v fra nominell verdi som for LM7805, vi skal minst gi 7v.

Uregulert inngangsspenning tilføres IC og vi får regulert spenning på utgangsterminalen. Navnet på IC definerer dens funksjon, 78 representerer det positive tegnet og 05 representerer verdien av den regulerte utgangsspenningen. Som du ser i kretsskjemaet gir vi 9V til 7805IC og blir regulert + 5V ved utgangen. Kondensatoren C1 og C2 brukes til filtrering.

Zener Voltage Regulator Circuit

Her har vi designet en Zener Voltage Regulator ved bruk av 5.1V Zener-diode. Zener-dioden fungerer som det føleelementet. Når forsyningsspenningen overstiger nedbrytningsspenningen, begynner den å lede i omvendt retning og opprettholder den samme spenningen over den og strømmer tilbake den ekstra strømmen, og gir dermed den stabile utgangsspenningen. I denne kretsen gir vi 9V inngangsspenning og får nesten 5,1 spenning av regulert utgang.