Regulatori napona uzimaju ulazni napon i stvaraju regulirani izlazni napon na fiksnoj ili podesivoj razini. Ovu automatsku regulaciju razine izlaznog napona različito obrađuju različite vrste regulatora napona.
Vrste regulatora napona
Najpristupačniji i često najlakši tip regulatora napona za korištenje su linearni regulatori napona. Linearni regulatori su kompaktni i često se koriste u niskonaponskim sustavima male snage. Preklopni regulatori su učinkovitiji od linearnih regulatora napona, ali je s njima teže raditi i skuplji su. Zener diode su jeftine i jednostavne za korištenje, ali su manje učinkovite od linearnih regulatora.
Linearni regulatori
Jedan od najosnovnijih načina da se osigura stabilan napon za elektroniku je korištenje standardnog 3-pinskog linearnog regulatora napona, kao što je LM7805, koji daje izlaz od 5 volti, 1 amper s ulaznim naponom na do 36 volti (ovisno o modelu).
Linearni regulatori rade podešavanjem ekvivalentnog serijskog otpora (ESR) regulatora na temelju povratnog napona, u biti postaju krug razdjelnika napona. To omogućuje regulatoru konstantan izlazni napon bez obzira na trenutno opterećenje na njemu, do njegovog trenutnog kapaciteta.
Jedan od velikih nedostataka linearnih regulatora napona je veliki minimalni pad napona, koji iznosi 2,0 volta na standardnom linearnom regulatoru napona LM7805. To znači da je za postizanje stabilnog izlaza od 5 volti potreban ulaz od najmanje 7 volti. Ovaj pad napona igra veliku ulogu u snazi koju rasipa linearni regulator, koji mora rasipati najmanje 2 vata ako isporučuje opterećenje od 1 ampera (pad napona od 2 volta puta 1 amper).
Rasipanje snage postaje sve gore kako se razlika između ulaznog i izlaznog napona povećava. Na primjer, dok izvor od 7 volti reguliran na 5 volti koji isporučuje 1 amper troši 2 vata kroz linearni regulator, izvor od 10 volti reguliran na 5 volti koji isporučuje istu struju rasipa 5 vata, čineći regulator samo 50% učinkovitim.
Prebacivanje regulatora
Linearni regulatori izvrsna su rješenja za aplikacije niske potrošnje i niske cijene gdje je razlika napona između ulaza i izlaza mala i nije potrebna velika snaga. Najveća mana linearnih regulatora je ta što su neučinkoviti, a tu u igru dolaze promjenjivi regulatori.
Kada je potrebna visoka učinkovitost ili se očekuje širok raspon ulaznog napona, prekidački regulator postaje najbolja opcija. Preklopni regulatori napona imaju učinkovitost snage od 85% ili bolju u usporedbi s učinkovitošću linearnog regulatora napona koja je često ispod 50%.
Preklopni regulatori općenito zahtijevaju dodatne komponente u odnosu na linearne regulatore. Vrijednosti komponenti imaju više utjecaja na ukupnu izvedbu sklopnih regulatora nego linearnih regulatora. Također postoje izazovi dizajna pri učinkovitom korištenju sklopnih regulatora bez ugrožavanja performansi sklopa koji proizlaze iz elektroničke buke koju regulator stvara.
zener diode
Jedan od najjednostavnijih načina za regulaciju napona je Zener dioda. Dok su linearni regulatori obično osnovnog dizajna, Zener dioda osigurava odgovarajuću regulaciju napona u jednoj komponenti.
Budući da Zener diode usmjeravaju sav dodatni napon iznad svog praga probojnog napona na uzemljenje, može se koristiti kao jednostavan regulator napona s izlaznim naponom povučenim preko izvoda Zener diode.
Međutim, Zeneri često imaju ograničenu sposobnost rukovanja napajanjem, što ih ograničava samo na aplikacije niske potrošnje. Kada koristite Zener diode na ovaj način, najbolje je ograničiti raspoloživu snagu koja može teći kroz Zener strateškim odabirom otpornika odgovarajuće veličine.
