Spänningsregulatorns kretsar

Spänningsregulator, som namnet antyder, är en krets som används för att reglera spänningen. Reglerad spänning är smidig spänning, utan buller eller störningar. Utgången från spänningsregulatorn är oberoende av belastningsström, temperatur och växelströmsledningens variation. Spänningsregulatorer finns i nästan alla elektronik- eller hushållsapparater som TV, kyl, dator etc för att stabilisera matningsspänningen.

I grund och botten minimerar spänningsregulatorn variationen i spänning för att skydda enheten. I det elektriska distributionssystemet finns spänningsregulatorerna antingen i matarledningar eller vid transformatorstation. Det finns två typer av regulatorer som används i denna linje, en är stegregulator, där strömbrytare reglerar strömförsörjningen. En annan är induktionsregulator, som är en alternerande elektrisk maskin som liknar en induktionsmotor som levererar kraft som en sekundär källa. Det minimerar spänningsvariationen och ger stabil uteffekt.

Det finns olika typer av spänningsregulatorer som förklaras nedan.

Typer av spänningsregulatorns krets

Linjär spänningsregulator krets

• Seriens spänningsregulator
• Shunt Voltage Regulator

Zener spänningsregulator krets

Kopplingsspänningsregulatorns krets

• Buck typ
• Boost-typ
• Buck / Boost-typ

Linjär spänningsregulator krets

Dessa är de vanligaste regulatorerna som används inom elektronik för att upprätthålla den stabila utspänningen. Linjära spänningsregulatorer fungerar som en spänningsdelarkrets, i denna regulator varierar motståndet med avseende på förändring i belastning och ger konstant utspänning. Några fördelar och nackdelar med linjär spänningsregulator ges nedan:

Fördelar

• Utgångsspänningen är låg
• Svaret är snabbt
• Mindre buller

Nackdelar

• Låg effektivitet
• Stort utrymme krävs
• Utgångsspänningen kommer alltid att vara mindre än ingångsspänningen

1. Seriens spänningsregulator

Den oreglerade spänningen är direkt proportionell mot spänningsfallet över det seriekopplade motståndet och detta spänningsfall beror på strömmen som förbrukas av lasten. Om strömförbrukningen av last ökar kommer basströmmen också att minska och på grund av detta kommer mindre kollektorström att strömma genom kollektorns emitterterminal och följaktligen kommer strömgenomströmmen att öka och vice versa.

Den reglerade utspänningen för shuntspänningsregulator definieras som:

V _OUT = V _Z + V _BE

Zener spänningsregulator

Zener-spänningsregulatorer är billigare och endast lämpliga för kretsar med låg effekt. Den kan användas i applikationer där mängden ström som slösas bort under reglering inte är av största vikt.

Ett motstånd är anslutet i serie med zenerdioden för att begränsa mängden ström som strömmar genom dioden och ingångsspänningen Vin (som måste vara större än zenerspänningen) är ansluten över som visas i bilden och utspänningen Vout, tas över zenerdioden med Vout = Vz (Zener Voltage). Som vi vet börjar Zener-dioden leda i omvänd riktning när den applicerade spänningen är högre än Zeners nedbrytningsspänning. Så när den börjar leda, bibehåller den samma spänning över den och flödar tillbaka den extra strömmen, vilket ger den stabila utspänningen.

Läs mer om Zener-dioder som fungerar här.

Växelspänningsregulator

Det finns tre typer av växelspänningsregulator:

• 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 Buck Regulator används för att minska spänningen vid utgången, vi kan till och med använda spänningsdelarkretsen för att minska utspänningen men spänningsdelarkretsens effektivitet är låg, eftersom motstånd släpper ut energi som värme. Vi använder kondensator, diod, induktor och switch i kretsen. Kretsschemat för Buck Switching Voltage Regulator ges nedan:

När omkopplaren är PÅ förblir dioden förspänd och strömförsörjningen är ansluten till induktorn. När omkopplaren är öppen blir induktans polaritet omvänd och dioden blir förspänd framåt och ansluter induktorn till marken. Därefter minskar strömmen genom induktorn med lutning:

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

Kondensatorn används för att förhindra att spänningen sjunker till noll över lasten. Om vi ​​fortsätter att öppna och stänga kommer medelspänningen över belastningen att vara mindre än den medföljande ingångsspänningen. Du kan styra utspänningen genom att variera kopplingsanordningens arbetscykel.

Utgångsspänning = (Ingångsspänning) * (procent av tiden som omkopplaren är PÅ)

Om du vill lära dig mer om Buck-omvandlare än att följa länken.

Boost eller Step-Up Switching Voltage Regulator

Boost Regulator används för att öka spänningen över lasten. Kretsschemat för boostregulator ges nedan:

När omkopplaren är stängd fungerar dioden som omvänd förspänd och strömmen över induktorn fortsätter att öka. Nu när omkopplaren öppnas skapar induktorn en kraft som gör att strömmen fortsätter att strömma och kondensatorn börjar ladda. Genom att stänga av och på strömbrytaren kontinuerligt får vi spänningen vid belastningen högre än ingångsspänningen. Vi kan styra utgångsspänningen genom att kontrollera omkopplarens starttid (ton).

Utgångsspänning = Ingångsspänning / Procent av tid som omkopplaren är öppen

Om du vill lära dig mer om Boost-omvandlare än att följa länken.

Buck-Boost Switching Voltage Regulator

Buck-Boost Switching Regulator är kombinationen av både Buck och Boost Regulator, den ger inverterad utgång som kan vara större eller mindre än den medföljande ingångsspänningen.

När omkopplaren är PÅ fungerar dioden som omvänd förspänd och induktorn lagrar energi och när omkopplaren är AV börjar induktorn släppa energin med omvänd polaritet, vilket laddar kondensatorn. När energin som lagras i induktorn blir noll börjar kondensatorn att matas ut i lasten med omvänd polaritet. På grund av denna buck-boost regulator kallas också som inverterande regulator.

Utgångsspänningen definieras som

Vout = Vin (D / 1-D) Var, D är arbetscykeln

Följaktligen, om arbetscykeln är låg, uppträder regulatorn som Buck Regulator och när Duty Cycle är hög uppträder regulatorn som Boost Regulator.

Praktiskt exempel för regulatorkretsar

Positiv linjär spänningsregulatorkrets

Vi har utformat en positiv linjär spänningsregulatorkrets med 7805 IC. Denna IC har alla kretsar för att tillhandahålla 5 volts reglerad matning. Ingångsspänningen bör vara minst 2V från det nominella värdet som för LM7805, vi borde åtminstone tillhandahålla 7V.

Oreglerad ingångsspänning levereras till IC och vi får reglerad spänning vid utgången. Namnet på IC definierar dess funktion, 78 representerar det positiva tecknet och 05 representerar värdet på den reglerade utspänningen. Som du ser i kretsschemat ger vi 9V till 7805IC och regleras + 5V vid utgången. Kondensatorn C1 och C2 används för filtrering.

Zener spänningsregulator krets

Här har vi konstruerat en Zener Voltage Regulator med 5.1V Zener-diod. Zener-dioden fungerar som avkänningselement. När matningsspänningen överstiger dess nedbrytningsspänning, leder den i omvänd riktning och bibehåller samma spänning över den och flödar tillbaka den extra strömmen, vilket ger den stabila utspänningen. I denna krets ger vi 9V ingångsspänning och får nästan 5,1 spänning av reglerad utgång.