En spänningsregulator är en enkel och kostnadseffektiv enhet som kan ändra ingångsspänningen till en annan nivå vid utgången och kan upprätthålla en konstant utspänning även under varierande belastningsförhållanden. Nästan alla elektroniska enheter från din mobiltelefonladdare till luftkonditioneringsapparater till komplexa elektromekaniska enheter använder en spänningsregulator för att ge olika DC-spänningar till olika komponenter i enheten. Bortsett från det använder alla strömförsörjningskretsar spänningsregulatorchips.
I din smartphone används till exempel en spänningsregulator för att öka eller spänna ner batterispänningen för komponenterna (som bakgrundsbelysningslampa, mikrofon, simkort etc.) som kräver högre eller lägre spänning än batteriet. Att välja fel spänningsregulator kan leda till nedsatt tillförlitlighet, högre strömförbrukning och till och med stekta komponenter.
Så i den här artikeln kommer vi att diskutera några viktiga parametrar att tänka på när du väljer en spänningsregulator för ditt projekt.
Viktiga faktorer för val av spänningsregulator
1. Ingångsspänning och utgångsspänning
Det första steget mot att välja en spänningsregulator är att veta om ingångsspänningen och utspänningen som du kommer att arbeta med. Linjära spänningsregulatorer behöver ingångsspänning som är högre än den nominella utspänningen. Om ingångsspänningen är mindre än den önskade utgångsspänningen leder det till tillståndet för otillräcklig spänning som får regulatorn att falla ut och ge oreglerad utgång.
Om du till exempel använder en 5V spänningsregulator med en 2V utfallsspänning, bör ingångsspänningen vara minst lika med 7V för en reglerad utgång. Ingångsspänning under 7V kommer att resultera i en oreglerad utspänning.
Det finns olika typer av spänningsregulatorer för olika ingångs- och utspänningsintervall. Till exempel behöver du en 5V spänningsregulator för Arduino Uno och en 3,3V spänningsregulator för ESP8266. Du kan även använda en variabel spänningsregulator som kan användas för en rad utgångstillämpningar.
2. Nedfallsspänning
Bortfallsspänning är skillnaden mellan spänningsregulatorns ingångs- och utgångsspänning. Till exempel min. Ingångsspänningen för 7805 är 7V och utgångsspänningen är 5V, så den har en utfallsspänning på 2V. Om ingångsspänningen går under kommer utspänningen (5V) + utfallsspänningen (2V) att resultera i en oreglerad utgång som kan skada din enhet. Så innan du väljer en spänningsregulator, kontrollera utfallsspänningen.
Utfallsspänningen varierar med spänningsregulatorerna till exempel kan du hitta en rad 5V-regulatorer med olika utfallsspänning. Linjära regulatorer kan vara extremt effektiva när de drivs med en mycket låg ingångsspänning. Så om du använder ett batteri som strömkälla kan du använda LDO-regulatorer för bättre effektivitet.
3. Kraftspridning
Linjära spänningsregulatorer släpper ut mer kraft än växlingsspänningsregulatorer. Överdriven strömavledning kan orsaka batteriets urladdning, överhettning eller skada på produkten. Så om du använder en linjär spänningsregulator, beräkna först effektförlusten. För linjära regulatorer kan effektförlust beräknas genom:
Effekt = (ingångsspänning - utgångsspänning) x ström
Du kan använda växlingsspänningsregulatorerna istället för linjära spänningsregulatorer för att undvika strömavledningsproblemet.
4. Effektivitet
Effektivitet är förhållandet mellan uteffekt och ingångseffekt som är proportionellt mot förhållandet mellan utspänningen och ingångsspänningen. Så spänningsregulatorernas effektivitet begränsas direkt av utfallsspänningen och viloströmmen på grund av att ju högre utfallsspänningen är, desto lägre är effektiviteten.
För högre effektivitet måste utfallsspänning och viloström minimeras och spänningsskillnaden mellan ingång och utgång måste minimeras.
5. Spänningsnoggrannhet
Den totala noggrannheten hos en spänningsregulator beror på ledningsreglering, belastningsreglering, referensspänningsdrift, felförstärkarens spänningsdrift och temperaturkoefficient. Typiska linjära regulatorer har vanligtvis en utspänningsspecifikation som garanterar att den reglerade utgången ligger inom 5% av det nominella. Så om du använder spänningsregulatorn för att driva de digitala IC: erna är 5% tolerans inte ett stort problem.
6. Lastförordning
Lastreglering definieras som kretsens förmåga att upprätthålla en specificerad utspänning under varierande belastningsförhållanden. Lastreglering uttrycks som:
Lastreglering = outVout / ∆I ut
7. Linjereglering
Linjereglering definieras som kretsens förmåga att upprätthålla den angivna utspänningen med den varierande ingångsspänningen. Linjereglering uttrycks som:
Lastreglering = ∆V ut / ∆V in
Så för att välja en lämplig spänningsregulator för alla applikationer, bör man ta hänsyn till alla ovanstående faktorer,