Voltaj regülatörleri bir giriş voltajı alır ve sabit veya ayarlanabilir bir seviyede düzenlenmiş bir çıkış voltajı oluşturur. Çıkış voltajı seviyesinin bu otomatik regülasyonu, çeşitli voltaj regülatörleri tarafından farklı şekilde ele alınır.
Voltaj Düzenleyici Türleri
En uygun fiyatlı ve genellikle kullanımı en kolay voltaj regülatörü türü, lineer voltaj regülatörleridir. Lineer regülatörler kompakttır ve genellikle düşük voltajlı, düşük güçlü sistemlerde kullanılır. Anahtarlamalı regülatörler, lineer voltaj regülatörlerinden daha verimlidir, ancak çalışmak daha zordur ve daha pahalıdır. Zener diyotları ucuzdur ve kullanımı basittir ancak lineer regülatörlerden daha az verimlidir.
Lineer Regülatörler
Elektronik için kararlı bir voltaj sağlamanın en temel yollarından biri, giriş voltajıyla birlikte 5 volt, 1 amper çıkış sağlayan LM7805 gibi standart bir 3 pimli doğrusal voltaj regülatörü kullanmaktır. 36 volta kadar (modele bağlı olarak).
Lineer regülatörler, regülatörün eşdeğer seri direncini (ESR) bir geri besleme voltajına göre ayarlayarak çalışırlar ve esasen bir voltaj bölücü devre haline gelirler. Bu, regülatörün, üzerine yerleştirilen akım yükünden bağımsız olarak mevcut kapasitesine kadar sabit bir voltaj çıkışı sağlamasına izin verir.
Lineer voltaj regülatörlerinin en büyük dezavantajlarından biri, standart LM7805 lineer voltaj regülatöründe 2,0 volt olan büyük minimum voltaj düşüşüdür. Bu, kararlı 5 voltluk çıkış elde etmek için en az 7 voltluk bir girişin gerekli olduğu anlamına gelir. Bu voltaj düşüşü, 1 amperlik bir yük veriyorsa (2 voltluk voltaj düşüşü 1 amperlik) en az 2 watt dağıtması gereken lineer regülatör tarafından dağıtılan güçte büyük bir rol oynar.
Giriş ve çıkış voltajı arasındaki fark genişledikçe güç kaybı daha da kötüleşir. Örneğin, 1 amper sağlayan 5 volta ayarlanmış 7 voltluk bir kaynak lineer regülatör aracılığıyla 2 watt dağıtırken, aynı akımı sağlayan 5 volta ayarlanmış 10 voltluk bir kaynak 5 watt dağıtarak regülatörü yalnızca %50 verimli hale getirir.
Regülatörleri Değiştirme
Lineer regülatörler, giriş ve çıkış arasındaki voltaj farkının düşük olduğu ve fazla güç gerektirmediği düşük güçlü, düşük maliyetli uygulamalar için harika çözümlerdir. Doğrusal düzenleyicilerin en büyük dezavantajı, bunların verimsiz olmalarıdır, bu da anahtarlama düzenleyicilerinin devreye girdiği yerdir.
Yüksek verim gerektiğinde veya geniş bir giriş voltajı aralığı beklendiğinde, anahtarlama regülatörü en iyi seçenek olur. Anahtarlamalı voltaj regülatörleri, genellikle %50'nin altında olan lineer voltaj regülatör verimliliklerine kıyasla %85 veya daha iyi güç verimliliğine sahiptir.
Anahtarlama regülatörleri genellikle lineer regülatörlere göre ekstra bileşenler gerektirir. Bileşenlerin değerleri, anahtarlama düzenleyicilerinin genel performansı üzerinde doğrusal düzenleyicilerden daha fazla etkiye sahiptir. Regülatörün ürettiği elektronik gürültüden kaynaklanan devrenin performansından ödün vermeden anahtarlamalı regülatörleri etkin bir şekilde kullanmanın tasarım zorlukları da vardır.
Zener Diyotları
Voltajı düzenlemenin en basit yollarından biri Zener diyot kullanmaktır. Lineer regülatörler genellikle tasarımda temel olsa da, bir Zener diyotu tek bir bileşende yeterli voltaj regülasyonu sağlar.
Zener diyotları, arıza voltajı eşiğinin üzerindeki tüm ekstra voltajı toprağa şönt ettiğinden, çıkış voltajı Zener diyotun uçlarından çekilen basit bir voltaj regülatörü olarak kullanılabilir.
Ancak, Zener'ların genellikle güçle başa çıkma yetenekleri sınırlıdır, bu da bunları yalnızca düşük güçlü uygulamalarla sınırlar. Zener diyotlarını bu şekilde kullanırken, uygun boyutta bir direnç stratejik olarak seçerek Zener'den akabilecek mevcut gücü sınırlamak en iyisidir.
