Selitys kolmesta eri tyyppisestä jännitesäätimestä
Kun vakaa ja luotettava jännite tarvitaan, jännitteen säätimet ovat siirtymäkomponentti. Ne ottavat syöttöjännitteen ja tuottavat säädetyn lähtöjännitteen riippumatta syöttöjännitteestä joko kiinteällä jännitetasolla tai säädettävällä jännitetasolla (valitsemalla oikeat ulkoiset komponentit).
Tätä lähtöjännitteen automaattista säätöä hoidetaan erilaisilla takaisinkytkentätekniikoilla, joista jotkut ovat yhtä yksinkertaisia kuin Zener-diodi, kun taas toiset sisältävät monimutkaisia palautelukemiallisuuksia, jotka voivat parantaa suorituskykyä, luotettavuutta ja tehokkuutta ja lisätä muita ominaisuuksia, kuten syöttöjännitteen ylittävän lähtöjännitteen tehostamista jännitteen säädin.
Jännitteensäätimien tyypit
On olemassa useita tyyppisiä jännitesäätimiä, jotka vaihtelevat erittäin kohtuuhintaisista erittäin tehokkaisiin. Edullisin ja usein helpoin tapa käyttää jännitteen säädintä ovat lineaariset jännitesäätimet.
Lineaariset säätimet tulevat pari tyyppiä, ovat hyvin pienikokoisia, ja niitä käytetään usein pienjänniteverkoissa, pienehköissä järjestelmissä.
Vaihtosäätimet ovat paljon tehokkaampia kuin lineaariset jännitesäätimet, mutta ne ovat vaikeampia työskennellä ja kalliimpia.
Lineaariset säätimet
Yksi tärkeimmistä tavoista säätää jännitettä ja tarjota stabiili jännite elektroniikalle on käyttää tavanomaista 3-nastaista lineaarista jännitteen säätäjää, kuten LM7805, joka tuottaa 5 voltin 1 ampeerin ulostulon, jonka tulojännite on jopa 36 voltti ( riippuen mallista).
Lineaariset säätimet toimivat säätämällä säätimen tehokas sarjan vastus takaisinkytkentäjännitteellä, joka tulee olennaisesti jännitteen jakajapiiriksi. Tämä antaa säätimelle tehollisen vakion jännitteen riippumatta sen hetkisestä kuormituksesta sen nykyiseen kapasiteettiin asti.
Yksi suurista haittapuolista lineaarijännitteen säätimiin on suuri jännitteen pieneneminen yli jännitteen säädin, joka on 2,0 volttia standardin LM7805 lineaarisella jännitteensäätimellä. Tämä tarkoittaa, että vakaan 5 volttin ulostulon saavuttamiseksi tarvitaan vähintään 7 volttia. Tämä jännitehäviöllä on suuri rooli lineaarisen säätimen häviämässä tehossa, joka joutuisi hävittämään vähintään 2 wattia, jos se tuotti 1 ampeerikuorman (2 voltin jännitteen pudotusajat 1 amp).
Virtahäviö pahenee entistä suurempi tulo- ja lähtöjännitteen ero. Joten esimerkiksi kun 7 volttia säädetty 5 volttia, joka tuotti 1 ampeerin, 2 wattia hajotettaisiin lineaarisella säätimellä, 10 voltin lähde säädettiin 5 volttia vastaavaan virtaan, jolloin 5 wattia häviää, mikä tekee säätimestä vain 50%: n tehon .
Vaihtovirtaohjaimet
Lineaariset säätimet ovat erinomaisia ratkaisuja pienitehoisiin, edullisiin sovelluksiin, joissa jänniteero tulon ja lähtön välillä on alhainen eikä tarvitaan paljon virtaa. Suurin alas puolella lineaarisia säätimiä on, että ne ovat erittäin tehotonta, jolloin kytkentä sääntelijät tulevat pelaamaan.
Kun tarvitaan suurta tehokkuutta tai odotetaan monenlaista syöttöjännitettä, mukaan lukien halutun lähtöjännitteen alapuolella olevat sisääntulojännitteet, vaihto-ohjain on paras vaihtoehto. Kytkentäjännitteen säätimillä on teholtaan 85% tai parempi teho, verrattuna lineaarisiin jännitteen säätimiin, jotka ovat usein alle 50%.
Kytkentäsäätimet edellyttävät yleensä ylimääräisiä komponentteja lineaarisilla säätimillä, ja komponenttien arvoilla on paljon enemmän vaikutusta kytkentälaitteiden yleiseen suorituskykyyn kuin lineaariset säätimet.
Suunnitteluhaasteita on myös useissa kytkentäsäätimissä tehokkaasti vaarantamatta muun piirin suorituskykyä tai käyttäytymistä sääntelyviranomaisen tuottaman elektronisen melun takia.
Zener-diodeja
Yksi yksinkertaisimmista tavoista säätää jännite on Zener-diodilla. Vaikka lineaarinen säätölaite on melko peruskomponentti, jossa on vain vähän lisäkomponentteja, jotka vaativat työskentelyä ja hyvin vähän suunnittelun monimutkaisuutta, Zener-diodi voi tarjota riittävän jännitteen säädön joissakin tapauksissa vain yhdellä komponentilla.
Koska Zener-diodi sulkee kaikki ylimääräiset jännitteet sen jakaantumiskynnyksen yläpuolelle maahan, sitä voidaan käyttää hyvin yksinkertaisena jännitteensäätimena, jonka lähtöjännite vedetään zener-diodin johtimien yli.
Valitettavasti Zeners on usein hyvin rajoitettu kykynä käsitellä tehoa, joka rajoittuu, kun niitä voidaan käyttää jännitteen säätimiin vain hyvin pieniin tehonsovelluksiin. Kun käytät Zener-diodeja tällä tavoin, on parasta rajoittaa käytettävissä oleva teho, joka voi kulkea Zenerin läpi valitsemalla strategisesti oikean kokoisen vastuksen.