Voltaj regülatörleri, sabit bir voltaj seviyesinde veya ayarlanabilir bir voltaj seviyesinde giriş voltajından bağımsız olarak bir giriş voltajı alır ve düzenlenmiş bir çıkış voltajı oluşturur. Çıkış voltajı seviyesinin bu otomatik regülasyonu, çeşitli geri besleme teknikleri ile gerçekleştirilir. Bu tekniklerin bazıları bir Zener diyot kadar basittir. Diğerleri, performansı, güvenilirliği ve verimliliği artıran ve çıkış voltajını giriş voltajının üzerine yükseltmek gibi diğer özellikleri voltaj regülatörüne ekleyen karmaşık geri besleme topolojilerini içerir.
Voltaj regülatörleri, hassas elektroniklere sabit, kararlı bir voltaj sağlanmasını sağlamak için birçok devrede ortak bir özelliktir.
Lineer Voltaj Regülatörleri Nasıl Çalışır
Bilinmeyen ve potansiyel olarak gürültülü bir girişle sabit bir voltajı korumak, hangi ayarların yapılması gerektiğini netleştirmek için bir geri besleme sinyali gerektirir. Doğrusal regülatörler, bir voltaj bölücü ağının ilk yarısı gibi davranan değişken bir direnç olarak bir güç transistörü kullanır. Voltaj bölücünün çıkışı, sabit bir çıkış voltajını sürdürmek için güç transistörünü uygun şekilde çalıştırır.
Transistör bir direnç gibi davrandığından, onu ısıya dönüştürerek enerji harcar - genellikle çok fazla ısı. Isıya dönüştürülen toplam güç, giriş voltajı ile çıkış voltajının sağlanan akımın çarpımı arasındaki voltaj düşüşüne eşit olduğundan, harcanan güç genellikle çok yüksek olabilir ve iyi soğutucular gerektirir.
Doğrusal regülatörün alternatif bir biçimi, Zener diyot gibi bir şönt regülatördür. Tipik lineer regülatörün yaptığı gibi değişken bir seri direnç olarak hareket etmek yerine, bir şönt regülatör, aşırı voltajın (ve akımın) akması için toprağa bir yol sağlar. Bu tip regülatör genellikle tipik bir seri lineer regülatörden daha az verimlidir. Yalnızca çok az güç gerektiğinde ve sağlandığında pratiktir.
Anahtarlı Voltaj Regülatörleri Nasıl Çalışır
Anahtarlamalı voltaj regülatörü, lineer voltaj regülatörlerinden farklı bir prensipte çalışır. Bir anahtarlama regülatörü, sabit bir çıkış sağlamak için bir voltaj veya akım alıcısı olarak hareket etmek yerine, enerjiyi tanımlanmış bir seviyede depolar ve şarj seviyesinin minimum voltaj dalgalanması ile korunmasını sağlamak için geri bildirim kullanır. Bu teknik, yalnızca enerji depolama devresi bir enerji patlamasına ihtiyaç duyduğunda bir transistörü tamamen açarak (minimum dirençle) anahtarlamalı regülatörün lineer regülatörden daha verimli olmasını sağlar. Bu yaklaşım, iletkenden (çok düşük direnç) iletken olmayana (çok yüksek direnç) ve diğer küçük devre kayıplarına geçerken, anahtarlama sırasında sistemde boşa harcanan toplam gücü transistörün direncine düşürür.
Anahtarlama regülatörü ne kadar hızlı geçiş yaparsa, istenen çıkış voltajını korumak için ihtiyaç duyduğu enerji depolama kapasitesi o kadar az olur, bu da daha küçük bileşenlerin kullanılabileceği anlamına gelir. Bununla birlikte, daha hızlı geçişin maliyeti, iletken ve iletken olmayan durumlar arasında geçiş yapmak için daha fazla zaman harcandığından verimlilikte bir kayıptır. Dirençli ısıtmadan daha fazla güç kaybedilir.
Daha hızlı anahtarlamanın diğer bir yan etkisi, anahtarlama regülatörü tarafından üretilen elektronik gürültüdeki artıştır. Bir anahtarlama düzenleyicisi, farklı anahtarlama teknikleri kullanarak:
- Giriş voltajını az altın (buck topoloji).
- Gerilimi yükseltin (topolojiyi artırın).
- İstenen çıkış voltajını korumak için gerektiği şekilde voltajı hem az altın hem de artırın (yükseltme-yükseltme).
Bu esneklik, anahtarlama regülatörlerini pille çalışan birçok uygulama için mükemmel bir seçim haline getirir, çünkü anahtarlama regülatörü pil boşaldıkça pilden gelen giriş voltajını artırabilir veya artırabilir.
