Circuite de reglare a tensiunii

Regulatorul de tensiune, după cum sugerează și numele, este un circuit care este utilizat pentru reglarea tensiunii. Tensiunea reglementată este alimentarea lină a tensiunii, fără zgomote sau perturbări. Ieșirea de la regulatorul de tensiune este independentă de curentul de sarcină, temperatura și variația liniei de curent alternativ. Regulatoarele de tensiune sunt prezente în aproape toate aparatele electronice sau aparatele electrocasnice, cum ar fi TV, frigider, computer etc., pentru a stabiliza tensiunea de alimentare.

Practic, regulatorul de tensiune minimizează variația tensiunii pentru a proteja dispozitivul. În sistemul de distribuție electrică, regulatoarele de tensiune sunt fie în linii de alimentare, fie la stație. Există două tipuri de regulatoare utilizate în această linie, unul este regulatorul de trepte, în care întrerupătoarele reglează alimentarea curentă. Un altul este regulatorul de inducție, care este o mașină electrică alternativă similară cu un motor de inducție care furnizează energie ca sursă secundară. Minimizează variația tensiunii și oferă o ieșire stabilă.

Există diferite tipuri de regulatoare de tensiune care sunt explicate mai jos.

Tipuri de circuite ale regulatorului de tensiune

Circuit regulator de tensiune liniară

• Regulator de tensiune din serie
• Regulator de tensiune de șunt

Circuitul regulatorului de tensiune Zener

Circuitul regulatorului de tensiune de comutare

• Tip Buck
• Tipul Boost
• Tip Buck / Boost

Circuit regulator de tensiune liniară

Acestea sunt cele mai comune regulatoare utilizate în electronică pentru a menține tensiunea de ieșire constantă. Regulatoarele de tensiune liniară acționează ca un circuit divizor de tensiune, în acest rezistență al regulatorului variază în funcție de schimbarea sarcinii și dă tensiune de ieșire constantă. Unele avantaje și dezavantaje ale regulatorului de tensiune liniar sunt prezentate mai jos:

Avantaje

• Tensiunea de undă de ieșire este scăzută
• Răspunsul este rapid
• Zgomot mai mic

Dezavantaje

• Eficiență redusă
• Spațiu mare necesar
• Tensiunea de ieșire va fi întotdeauna mai mică decât tensiunea de intrare

1. Regulator de tensiune din serie

Tensiunea nereglementată este direct proporțională cu căderea de tensiune pe rezistența conectată în serie și această cădere de tensiune depinde de curentul consumat de sarcină. Dacă consumul de curent de sarcină crește, curentul de bază va scădea și, datorită acestui lucru, curentul mai mic al colectorului va curge prin terminalul emițătorului colectorului și, prin urmare, curentul din sarcină va crește și invers.

Tensiunea de ieșire reglată a regulatorului de tensiune de șunt este definită ca:

V _OUT = V _Z + V _BE

Regulator de tensiune Zener

Regulatoarele de tensiune Zener sunt mai ieftine și sunt potrivite numai pentru circuitele cu putere redusă. Poate fi utilizat în aplicații în care cantitatea de energie irosită în timpul reglementării nu este o preocupare majoră.

Un rezistor este conectat în serie cu dioda zener pentru a limita cantitatea de curent care curge prin diodă și tensiunea de intrare Vin (care trebuie să fie mai mare decât tensiunea zener) este conectată, așa cum se arată în imagine și tensiunea de ieșire Vout, este preluat pe dioda zener cu Vout = Vz (Zener Voltage). După cum știm, dioda Zener începe să conducă în direcție inversă atunci când tensiunea aplicată este mai mare decât tensiunea de avarie a lui Zener. Deci, atunci când începe să conducă, menține aceeași tensiune pe el și curge înapoi curentul suplimentar, asigurând astfel tensiunea de ieșire stabilă.

Aflați mai multe despre funcționarea diodei Zener aici.

Regulator de tensiune de comutare

Există trei tipuri de regulator de tensiune de comutare:

• Regulator de tensiune de comutare Buck sau Step-Down
• Regulator de tensiune de comutare Boost sau Step-Up
• Regulator de tensiune de comutare Buck / Boost

Regulator de tensiune de comutare Buck sau Step-Down

Un regulator Buck este folosit pentru a reduce tensiunea la ieșire, putem folosi chiar și circuitul divizor de tensiune pentru a reduce tensiunea de ieșire, dar eficiența circuitului divizor de tensiune este scăzută, deoarece rezistențele disipă energia ca căldură. Folosim condensator, diodă, inductor și comutator în circuit. Schema circuitului pentru regulatorul de tensiune de comutare Buck este prezentată mai jos:

Când comutatorul de pe Diodă rămâne inversat, polarizat și sursa de alimentare este conectată la inductor. Când comutatorul este deschis, polaritatea inductorului se inversează și dioda devine părtinitoare și conectează inductorul la sol. Apoi curentul prin inductor scade odată cu panta:

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

Condensatorul este utilizat pentru a preveni căderea tensiunii la zero peste sarcină. Dacă continuăm deschiderea și închiderea comutatorului, tensiunea medie peste sarcină va fi mai mică decât tensiunea de intrare furnizată. Puteți controla tensiunea de ieșire variind ciclul de funcționare al dispozitivului de comutare.

Tensiunea de ieșire = (Tensiunea de intrare) * (procentul de timp în care comutatorul este PORNIT)

Dacă doriți să aflați mai multe despre convertorul Buck, urmați linkul.

Regulator de tensiune de comutare Boost sau Step-Up

Regulatorul Boost este utilizat pentru a crește tensiunea peste sarcină. Schema circuitului pentru regulatorul de impuls este dată mai jos:

Când comutatorul este închis, dioda se comportă ca inversată, iar curentul din inductor continuă să crească. Acum, când comutatorul este deschis, inductorul va crea o forță care determină curentul să curgă în continuare și condensatorul începe să se încarce. Prin rotirea continuă a comutatorului PORNIT și OPRIT vom primi tensiunea la o sarcină mai mare decât tensiunea de intrare. Putem controla tensiunea de ieșire controlând timpul de pornire (ton) al comutatorului.

Tensiunea de ieșire = Tensiunea de intrare / Procentul de timp în care comutatorul este deschis

Dacă doriți să aflați mai multe despre convertorul Boost, urmați linkul.

Regulator de tensiune de comutare Buck-Boost

Regulatorul de comutare Buck-Boost este combinația dintre regulatorul Buck și Boost Regulator, oferă o ieșire inversată care poate fi mai mare sau mai mică decât tensiunea de intrare furnizată.

Când comutatorul este PORNIT, dioda se comportă ca polarizată inversă și inductorul stochează energie și când comutatorul este OPRIT, inductorul începe să elibereze energia cu polaritatea inversă, care încarcă condensatorul. Când energia stocată în inductor devine zero, condensatorul începe să se descarce în sarcină cu polaritate inversă. Datorită acestui regulator Buck-Boost, numit și regulator inversor.

Tensiunea de ieșire este definită ca

Vout = Vin (D / 1-D) Unde, D este ciclul de funcționare

Prin urmare, dacă ciclul de funcționare este scăzut, regulatorul se comportă ca regulatorul Buck și atunci când ciclul de funcționare este ridicat, regulatorul se comportă ca regulatorul de impuls.

Exemplu practic pentru circuitele regulatorului

Circuit regulator pozitiv de tensiune liniară

Am proiectat un circuit regulator pozitiv de tensiune liniară folosind 7805 IC. Acest CI are toate circuitele pentru a furniza alimentarea reglementată de 5 volți. Tensiunea de intrare ar trebui să fie cel puțin mai mare de 2v față de valoarea nominală ca pentru LM7805 ar trebui să furnizăm cel puțin 7v.

Tensiunea de intrare nereglementată este furnizată IC-ului și obținem tensiune reglată la terminalul de ieșire. Numele IC definește funcția sa, 78 reprezintă semnul pozitiv și 05 reprezintă valoarea tensiunii de ieșire reglate. După cum vedeți în schema de circuite, oferim 9V la 7805IC și obținem o reglare de + 5V la ieșire. Condensatorul C1 și C2 sunt folosiți pentru filtrare.

Circuitul regulatorului de tensiune Zener

Aici, am proiectat un regulator de tensiune Zener folosind 5,1V diodă Zener. Dioda Zener funcționează ca element de detectare. Când tensiunea de alimentare depășește tensiunea de avarie, începe să conducă în direcție inversă și să mențină aceeași tensiune peste ea și să curgă înapoi curentul suplimentar, asigurând astfel tensiunea de ieșire stabilă. În acest circuit oferim 9V de tensiune de intrare și obținem aproape 5,1 tensiuni de ieșire reglată.