Komplett Guide för Tech nybörjare (12 / 14 steg)

Steg 12: Spänningsregulatorer

En spänningsregulator genererar en fast utspänning med förinställda styrka som förblir konstant oavsett ändringar av villkoren för dess ingående spänning eller belastning. Det finns två typer av spänningsregulatorer:

• Linjär

• Byta

Den linjära regulatorn effektförlusten är direkt proportionell mot dess avgiven ström för en given input och utspänning, så typiska effektivitetsvinster kan vara 50% eller ännu lägre. Använder de optimala, kan en växling regulator uppnå effektivitetsvinster i intervallet 90%. Men är buller utdata från en linjär regulator mycket lägre än en växling regulator med samma utspänning och aktuella krav. Typiskt, byta regulatorn kan köra högre aktuella laster än en linjär regulator.

Linjära regulator

En linjär regulator sysselsätter en aktiv (integrerade eller MOSFET) passera produkt (serien eller shunt) kontrolleras av en hög vinst differential förstärkare. Det jämför den tillverkade spänningen med en exakt referens spänning och justerar passera enheten för att upprätthålla en konstant utspänning.

Här reglerar enheten fungerar som ett variabelt motstånd och kontinuerligt anpassar spänningsavdelare nätverket för att upprätthålla en utspänning som är konstant. Skillnaden mellan inspänning och reglerad spänning är ständigt splittras som spillvärme. På grund av linjära spänningsregulatorer som ofta används i flera elektroniska apparater, är linjära regulatorer i integrerade kretsar (IC) form mycket vanliga. Det finns flera olika typer av linjära regulatorer.

Alla linjära regulatorer kräver en inspänning åtminstone vissa minimibelopp som är högre än den önskade utspänningen. Det minsta beloppet kallas dropout. Till exempel en gemensam tillsynsmyndighet som 7805 har en Utgångsspänning för 5V, men kan bara behålla detta om spänningen fortfarande ovan om 7V, innan den tillverkade spänningen börjar hängande nedanför klassad tillverkat. Dess dropout spänningen är därför 7V − 5V = 2V. Det finns två typer av linjära regulator:

Fast tillsynsmyndigheter

"Fast" tre-terminal linjära regulatorer är allmänt tillgänglig att generera fast spänningar av plus 3 V, och plus eller minus 5 V, 6V, 9 V, 12 V eller 15 V, när belastningen är mindre än 1,5 A. "78xx" serien (7805, 7812, etc.) reglera positiva spänningar medan "79xx"-serien (7905, 7912, etc.) reglera negativa spänningar. De två sista siffrorna i enhetsnumret är ofta den tillverkade spänningen (t.ex. en 7805 är en + 5 V regulator, medan en 7915 är en −15 V regulator). Det finns varianter på 78xx serien ICs, 78 L och 78S, av vilka några kan leverera upp till 2 ampere.

Variabel tillsynsmyndigheter

En justerbar regulator genererar en fast låg nominell spänning mellan dess produktion och dess justera terminal (motsvarar den marken terminalen i en fast regulator). Denna produktgrupp innehåller låg effekt enheter som LM723 och medelhög effekt enheter som LM317 och L200. Några av de variabla tillsynsmyndigheterna är tillgängliga i paket med fler än tre stift, inklusive dubbla i-line paket. De erbjuder möjlighet att justera den tillverkade spänningen genom att använda externa motstånd med specifika värden.

LM317 serien (+ 1.25V) reglerar positiva spänningar medan den LM337 serien (−1.25V) reglerar negativa spänningar. Justeringen utförs genom att bygga en potentiell avdelare med dess ändar mellan regulator produktionen och marken, och dess centrum-tap ansluten till "justera" terminalen av tillsynsmyndigheten. Förhållandet mellan motstånd bestämmer den tillverkade spänningen med samma feedbackmekanismer beskrev tidigare.

Vanligen används linjär spänningsregulator

L7805 (spänningsregulator - 5V): Detta är den grundläggande L7805 spänningsregulatorn, en positiv tre-terminal regulator med en fast utspänning 5V. Denna fasta regulator ger en lokal reglering, intern strömbegränsning, termisk avstängning kontroll och säkra områdesskydd för ditt projekt. Var och en av dessa spänningsregulatorer kan mata en max ström på 1.5a.

L7812 (spänningsregulator - 12V): Detta är den grundläggande L7812 spänningsregulatorn, en positiv tre-terminal regulator med en 12V fast utspänning. Denna fasta regulator ger en lokal reglering, intern strömbegränsning, termisk avstängning kontroll och säkra områdesskydd för ditt projekt. Var och en av dessa spänningsregulatorer kan mata en max ström på 1.5a.

LM317 (justerbar 1.25V till 37V): TheLM317 enhet är en justerbar tre-terminal positiv spänning regulator kan förse mer than1.5 A över en utspänning 1,25 V till 37V. Det kräver bara två yttre motstånd ställa utspänningen. Enheten har en typisk linje förordning på 0,01% och typiska belastning reglering av 0,1%. Den innehåller strömbegränsning, termiskt överlastskydd och säker drift områdesskydd.

Vänligen kontrollera datablad för detaljer.

Byta regulator

En växling regulator konverterar dc spänningen till en växlade spänning tillämpas på MOSFET eller integrerade strömbrytare. Filtrerade power switch utspänningen matas tillbaka till en krets att kontroller på strömbrytaren på och av gånger så att den tillverkade spänningen förblir konstant oavsett ingående spänning eller belastning aktuella ändringar.

Det finns tre vanliga topologier: buck (spänningsreducerande), boost (step-up) och buck-boost (steg/stepdown). Andra topologier inkluderar flyback, SEPIC, Cuk, push-pull, framåt, full-bron och halv-bridge topologier.

Byta tillsynsmyndigheter kräver ett sätt att variera sin utspänning svar på ingång och utgång spänningsändringar. Ett sätt är att använda PWM som styr indata till associerade strömbrytaren, som styr dess på och av tid (månadskapacitet). I drift matas tillsynsmyndighetens filtrerad utspänning tillbaka till PWM controller att styra intermittensen. Om filtrerad utdata tenderar att ändra, varierar feedback för PWM controller intermittensen för att upprätthålla en konstant utspänning.

Boost omvandlare

En boost omvandlare (Step up converter) är en DC till DC power omvandlare med en större än dess ingångsspänning utgångsspänning. Öka omvandlare används när det krävs högre spänning än tillgänglig spänning från batteriet. Anta att du har en 3,7 V batteri men du behöver 5 V för din enhet så kan du använda boost omvandlare.

På grund av den lätthet med vilken boost omvandlare kan leverera stora över spänningar, de kommer nästan alltid har någon reglering för att styra den tillverkade spänningen, och det finns många I.Cs. tillverkade för detta ändamål ett typiskt exempel på en IC uppsving omvandlare är LM27313 från Texas Instruments. Detta chip är utformad för användning i låg kraftsystem som handdatorer, kameror, mobiltelefoner och GPS-enheter. En annan gemensam justerbara boost converter är LM2577.