Spændingsregulator kredsløb

Spændingsregulator, som navnet antyder, er et kredsløb, der bruges til at regulere spændingen. Reguleret spænding er jævn strømforsyning uden støj eller forstyrrelser. Outputtet fra spændingsregulatoren er uafhængig af belastningsstrøm, temperatur og vekselstrømsvariation. Spændingsregulatorer er til stede i næsten enhver elektronik eller husholdningsapparater som tv, køleskab, computer osv. For at stabilisere forsyningsspændingen.

Dybest set minimerer spændingsregulator variationen i spænding for at beskytte enheden. I det elektriske distributionssystem er spændingsregulatorerne enten i føderlinjer eller ved understation. Der er to typer regulatorer, der anvendes i denne linje, den ene er trinregulator, hvor kontakter regulerer strømforsyningen. En anden er induktionsregulator, som er en alternerende elektrisk maskine svarende til en induktionsmotor, der leverer strøm som en sekundær kilde. Det minimerer spændingsvariationen og giver stabil output.

Der er forskellige typer spændingsregulatorer, som forklares nedenfor.

Typer af spændingsregulator kredsløb

Lineær spændingsregulator kredsløb

• Serie spændingsregulator
• Shunt Voltage Regulator

Zener spændingsregulator kredsløb

Skifte spændingsregulator kredsløb

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

Lineær spændingsregulator kredsløb

Dette er de mest almindelige regulatorer, der anvendes i elektronik til at opretholde den stabile udgangsspænding. Lineære spændingsregulatorer fungerer som et spændingsdelerkredsløb, i denne regulatormodstand varierer med hensyn til ændring i belastning og giver konstant udgangsspænding. Nogle fordele og ulemper ved lineær spændingsregulator er angivet nedenfor:

Fordele

• Udgangsspænding er lav
• Svaret er hurtigt
• Mindre støj

Ulemper

• Lav effektivitet
• Stor plads kræves
• Udgangsspænding vil altid være mindre end indgangsspænding

1. Seriens spændingsregulator

Den uregulerede spænding er direkte proportional med spændingsfaldet over modstanden forbundet i serie, og dette spændingsfald afhænger af strømmen, der forbruges af belastningen. Hvis det aktuelle forbrug af belastning stiger, vil basisstrømmen også falde, og på grund af dette vil mindre kollektorstrøm strømme gennem kollektoremitterterminalen, og dermed vil strømmen gennem strømme øges og omvendt.

Den regulerede udgangsspænding for shunt spændingsregulator er defineret som:

V _OUT = V _Z + V _BE

Zener spændingsregulator

Zener-spændingsregulatorer er billigere og kun egnede til kredsløb med lav effekt. Det kan bruges i applikationer, hvor mængden af ​​spildt strøm under regulering ikke er af største bekymring.

En modstand er forbundet i serie med zenerdioden for at begrænse mængden af ​​strøm, der strømmer gennem dioden, og indgangsspændingen Vin (som skal være større end zenerspændingen) er forbundet over som vist på billedet og udgangsspændingen Vout, tages over zenerdioden med Vout = Vz (Zener Voltage). Som vi ved, begynder Zener-dioden at lede i omvendt retning, når den påførte spænding er højere end Zeners nedbrydningsspænding. Så når den begynder at lede, opretholder den den samme spænding over den og strømmer den ekstra strøm tilbage, hvilket giver den stabile udgangsspænding.

Lær mere om Zener Diode, der fungerer her.

Switching Voltage Regulator

Der er tre typer skifte spændingsregulator:

• 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 buckregulator bruges til at nedjustere spændingen ved udgangen, vi kan endda bruge spændingsdelerkredsløbet til at reducere udgangsspændingen, men effektiviteten af ​​spændingsdelerkredsløbet er lav, fordi modstande spreder energi som varme. Vi bruger kondensator, diode, induktor og switch i kredsløbet. Kredsløbsdiagrammet til Buck Switching Voltage Regulator er vist nedenfor:

Når kontakten er tændt, forbliver dioden forudindtaget, og strømforsyningen er forbundet til induktoren. Når kontakten er åben, bliver induktorens polaritet omvendt, og dioden bliver forspændt fremad og forbinder induktoren til jorden. Derefter falder strømmen gennem induktoren med hældning:

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

Kondensatoren bruges til at forhindre spændingen i at falde til nul over belastningen. Hvis vi fortsætter med at åbne og lukke kontakten, vil den gennemsnitlige spænding over belastningen være mindre end den leverede indgangsspænding. Du kan styre udgangsspændingen ved at variere omskifterenhedens driftscyklus.

Udgangsspænding = (indgangsspænding) * (procentdel af tiden, hvor kontakten er tændt)

Hvis du vil lære mere om Buck converter, skal du følge linket.

Boost eller Step-Up Switching Voltage Regulator

Boost Regulator bruges til at øge spændingen over belastningen. Kredsløbsdiagrammet for boost regulator er angivet nedenfor:

Når kontakten er lukket, opfører dioden sig som omvendt forspændt, og strømmen over induktoren fortsætter med at stige. Når kontakten nu åbnes, vil spolen skabe en kraft, der får strømmen til at fortsætte med at strømme, og kondensatoren begynder at oplades. Ved kontinuerligt at tænde og slukke for kontakten modtager vi spændingen ved belastningen højere end indgangsspændingen. Vi kan styre udgangsspændingen ved at kontrollere kontakten til ON (Ton).

Udgangsspænding = Indgangsspænding / Procentdel af tid, hvor kontakten er åben

Hvis du vil lære mere om Boost-konverter, skal du følge linket.

Buck-Boost Switching Voltage Regulator

Buck-Boost Switching Regulator er kombinationen af ​​både Buck og Boost Regulator, det giver inverteret output, som kan være større eller mindre end den leverede indgangsspænding.

Når kontakten er tændt, opfører dioden sig som omvendt forspændt, og induktoren lagrer energi, og når kontakten er slukket, begynder induktoren at frigive energien med omvendt polaritet, som oplader kondensatoren. Når energien, der er lagret i induktoren, bliver nul, begynder kondensatoren at udledes i belastningen med omvendt polaritet. På grund af denne buck-boost regulator kaldes også som inverterende regulator.

Udgangsspændingen er defineret som

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

Derfor, hvis driftscyklussen er lav, opfører regulatoren sig som Buck Regulator, og når Duty Cycle er høj, opfører regulatoren sig som Boost Regulator.

Praktisk eksempel på regulatorkredsløb

Positive lineære spændingsregulator kredsløb

Vi har designet et positivt lineært spændingsregulator kredsløb ved hjælp af 7805 IC. Denne IC har alle kredsløb til at levere den 5 volt regulerede forsyning. Indgangsspændingen skal mindst være mere end 2v fra den nominelle værdi som for LM7805, vi skal mindst levere 7v.

Ureguleret indgangsspænding leveres til IC'en, og vi får reguleret spænding ved udgangsterminalen. Navnet på IC definerer dets funktion, 78 repræsenterer det positive tegn og 05 repræsenterer værdien af ​​den regulerede udgangsspænding. Som du ser i kredsløbsdiagrammet giver vi 9V til 7805IC og bliver reguleret + 5V ved udgangen. Kondensatoren C1 og C2 bruges til filtrering.

Zener spændingsregulator kredsløb

Her har vi designet en Zener Voltage Regulator ved hjælp af 5,1V Zener-diode. Zener-dioden fungerer som det føleelement. Når forsyningsspændingen overstiger dens nedbrydningsspænding, begynder dens ledning i omvendt retning og opretholder den samme spænding over den og strømmer den ekstra strøm tilbage, hvilket giver den stabile udgangsspænding. I dette kredsløb giver vi 9V indgangsspænding og får næsten 5,1 spænding af reguleret output.