En spændingsregulator er en enkel og omkostningseffektiv enhed, der kan ændre indgangsspændingen til et andet niveau ved udgangen og kan opretholde en konstant udgangsspænding selv under forskellige belastningsforhold. Næsten alle elektroniske enheder fra din mobiltelefonoplader til klimaanlæg til kompleks elektromekanisk enhed bruger en spændingsregulator til at levere de forskellige jævnspændinger til forskellige komponenter i enheden. Bortset fra det bruger alle strømforsyningskredsløb spændingsregulatorchips.
For eksempel bruges en spændingsregulator i din smartphone til at intensivere eller nedtone batterispændingen til komponenterne (som LED-baggrundsbelysning, mikrofon, sim-kort osv.), Der kræver højere eller lavere spænding end batteriet. Valg af den forkerte spændingsregulator kan resultere i kompromitteret pålidelighed, højere strømforbrug og endda stegte komponenter.
Så i denne artikel vil vi diskutere nogle vigtige parametre, som du skal huske på, når du vælger en spændingsregulator til dit projekt.
Vigtige faktorer for valg af spændingsregulator
1. Indgangsspænding og udgangsspænding
Det første skridt i retning af at vælge en spændingsregulator er at vide om den indgangsspænding og udgangsspænding, som du vil arbejde med. Lineære spændingsregulatorer har brug for indgangsspænding, der er højere end den nominelle udgangsspænding. Hvis indgangsspændingen er mindre end den ønskede udgangsspænding, fører det til tilstanden af utilstrækkelig spænding, der får regulatoren til at falde ud og give ureguleret udgang.
For eksempel, hvis du bruger en 5V spændingsregulator med en 2V frafaldsspænding, skal indgangsspændingen være mindst lig med 7V for en reguleret udgang. Indgangsspænding under 7V vil resultere i en ureguleret udgangsspænding.
Der er forskellige typer spændingsregulatorer til forskellige indgangs- og udgangsspændingsområder. For eksempel skal du bruge en 5V spændingsregulator til Arduino Uno og en 3,3V spændingsregulator til ESP8266. Du kan endda bruge en variabel spændingsregulator, der kan bruges til en række outputapplikationer.
2. Frafaldsspænding
Frafaldsspænding er forskellen mellem spændingsregulatorens indgangs- og udgangsspænding. For eksempel er min. Indgangsspændingen til 7805 er 7V, og udgangsspændingen er 5V, så den har en frafaldsspænding på 2V. Hvis indgangsspændingen går under, vil udgangsspændingen (5V) + udfaldsspænding (2V) resultere i en ureguleret udgang, der kan beskadige din enhed. Så inden du vælger en spændingsregulator, skal du kontrollere frafaldsspændingen.
Frafaldsspænding varierer med spændingsregulatorer; for eksempel kan du finde en række 5V regulatorer med forskellig frafaldsspænding. Lineære regulatorer kan være ekstremt effektive, når de betjenes med en meget lav indgangsfaldspænding. Så hvis du bruger et batteri som strømkilde, kan du bruge LDO-regulatorer for bedre effektivitet.
3. Strømforsyning
Lineære spændingsregulatorer spreder mere strøm end at skifte spændingsregulatorer. Overdreven strømafbrydelse kan medføre afladning af batteriet, overophedning eller beskadigelse af produktet. Så hvis du bruger en lineær spændingsregulator, skal du først beregne strømforsyningen. For lineære regulatorer kan strømforsyning beregnes ved:
Effekt = (indgangsspænding - udgangsspænding) x strøm
Du kan bruge koblingsspændingsregulatorerne i stedet for lineære spændingsregulatorer for at undgå strømafledningsproblemet.
4. Effektivitet
Effektivitet er forholdet mellem udgangseffekt og indgangseffekt, der er proportionalt med forholdet mellem udgangsspændingen og indgangsspændingen. Så spændingsregulatorernes effektivitet er direkte begrænset af frafaldsspændingen og hvilestrøm på grund af jo højere frafaldsspændingen, jo lavere er effektiviteten.
For højere effektivitet skal frafaldsspænding og hvilestrøm minimeres, og spændingsforskellen mellem input og output skal minimeres.
5. Spændingsnøjagtighed
Den generelle nøjagtighed af en spændingsregulator afhænger af linieregulering, belastningsregulering, referencespændingsdrift, fejlforstærkerens spændingsdrift og temperaturkoefficient. Typiske lineære regulatorer har normalt en udgangsspændingsspecifikation, der garanterer, at den regulerede udgang vil være inden for 5% af den nominelle. Så hvis du bruger spændingsregulatoren til at drive de digitale IC'er, så er 5% tolerance ikke et stort problem.
6. Lastregulering
Belastningsregulering defineres som kredsløbets evne til at opretholde en specificeret udgangsspænding under forskellige belastningsforhold. Belastningsregulering udtrykkes som:
Belastningsregulering = ∆Vout / ∆I ud
7. Linjeforordning
Linjeregulering defineres som kredsløbets evne til at opretholde den specificerede udgangsspænding med den varierende indgangsspænding. Linjeregulering udtrykkes som:
Belastningsregulering = ∆V ud / ∆V ind
Så for at vælge en passende spændingsregulator til enhver applikation, skal man tage alle ovenstående faktorer i betragtning,