majoritatea IC-urilor integrate necesită o tensiune constantă cu care ar putea funcționa. Fie că este vorba de o poartă logică simplă sau de un microprocesor complex, acestea au propria tensiune de funcționare. Cele mai frecvente tensiuni de operare sunt de 3.3 V, 5V și 12V. În timp ce avem baterii și Adaptoare DC, care ar putea acționează ca o sursă de tensiune, de cele mai multe ori nu poate fi conectat direct la noastre de design de circuit de tensiune de la ei nu este reglementată.,
de exemplu, avem baterie de 9V, dar trebuie să declanșăm un releu de 5V, care, evident, funcționează pe 5V. ce facem aici?
ce este regulatorul de tensiune și de ce îl folosim?
vă amintiți zilele de școală am fost învățați că rezistențele scad tensiunea. Nu ar fi o soluție simplă de a folosi doar rezistențe pentru a scădea tensiunea conform Legii Ohms? Dar apoi, rezistențele scad tensiunea în funcție de curentul care curge prin ele. În momentul în care componenta dvs. începe să atragă mai puțin curent, tensiunea apare și o ucide., aveți nevoie de ceva mai bun – tensiunea nu trebuie să depindă de curentul de sarcină, cel puțin nu prea mult. Următoarea soluție cea mai simplă care vă vine în cap este divizorul de tensiune. Acest lucru are nevoie de două rezistențe, dar hei, în cazul în care acestea pot fi stoarse în ele pot funcționa la fel de bine. O altă problemă sâcâitoare – în momentul în care componenta dvs. începe să tragă prea mult curent, ieșirea divizorului scade – rezistența superioară nu este capabilă să țină pasul cu cererea actuală. Acum chiar începi să-ți dorești să fi învățat despre asta la școală., Ați putea rezolva acest lucru prin scăderea valorilor rezistorului, dar acest lucru ar face ca cele două rezistențe să atragă prea mult curent, probabil distrugând bugetul actual și să se încălzească prea mult cu riscul imediat de eșec.
ce altceva ar putea fi făcut? Amplificare! Desigur, a trebuit să slog prin ore de prelegeri pe cei! De ce să nu adăugați un tranzistor NPN ca adept de tensiune? Părtinirea divizorului de tensiune ar putea fi conectată la bază, intrarea șinei 12V la colector și ieșirea la componenta emițătorului și bingo, ați rezolvat problema!,desigur, remedierea funcționează, dar vă lasă un sentiment de sâcâială – ați folosit trei părți, iar la testare aflați că glitches-urile din șina de alimentare 12V sunt replicate perfect pe ieșire. Desigur, acesta este un amplificator, nu are inteligența de a compensa automat. Ai putea înlocui jos rezistor de divizor de tensiune cu dioda Zener, dar curentul necesar pentru a în mod corespunzător părtinire un Zener (față de lucruri cum ar fi coeficienții de temperatură și deriva) este aproape la fel de mult ca și componentă consumă – care este complet inutil.,
nu există o modalitate mai bună de a face acest lucru? Nu există o cutie neagră magică care conținea tot ce era necesar pentru a scădea eficient o tensiune? Milioane de EEEs din întreaga lume au fost, deși perioade similare de stres (inclusiv eu!). Desigur, nu toate problemele sunt asociate cu scăderea tensiunilor, dar situații similare sunt comune este Eee labs peste tot!
dar aveți noroc-componenta exactă de care aveți nevoie există. De fapt, este una dintre cele mai vechi implementări comerciale ale tehnologiei IC (în afară de op-amperi) – regulatorul de tensiune umil.,dacă vă uitați vreodată prin fișa tehnică a unui regulator de tensiune, veți fi uimiți de circuitele cu care au fost ambalate pentru a scădea o tensiune și a o menține curată – un regulator de tensiune stabil, amplificatoare cu feedback și compensare și o etapă de putere pe jumătate decentă. Desigur, dacă am reușit să împachetăm atât de multă tehnologie în acele telefoane ale noastre, de ce nu o reglare a tensiunii într – un pachet frumos TO-92?
Se păstrează mai bine în fiecare zi – unele dintre ele consuma nu mai mult de câteva nanoamps, care este o miime de milionime de un amp!, Chiar mai bine, alții vin cu scurtcircuit și protecție la supratemperatură – ceea ce le face foarte simplu de manevrat.
Regulatoare de Tensiune – O Privire mai atentă
după Cum am văzut în secțiunea de mai sus, principalul loc de muncă de un regulator de tensiune este să renunțe la o tensiune mai mare la unul mai mic și păstrați-l stabil, deoarece reglementate de tensiune este utilizat la putere (sensibil) electronice.
un regulator de tensiune este, în principiu, un adept al emițătorului, așa cum este descris mai sus – un tranzistor conectat la o referință stabilă care scuipă o tensiune constantă, scăzând restul., de asemenea, au un amplificator de eroare încorporat, care eșantionează tensiunea de ieșire (din nou printr-un divizor), o compară cu tensiunea de referință, calculează diferența și conduce tranzistorul de ieșire în consecință. Acest lucru este departe de un divizor de tensiune, care reproduce fidel semnalul de intrare, deși doar o magnitudine mai mică. Nu doriți ca ondularea AC să fie suprapusă pe șina de tensiune DC.este de dorit să aveți un tranzistor cu câștig mare, deoarece tranzistorii de putere sunt o mare durere de condus, cu câștiguri patetice în intervalul de două cifre., Acest lucru a fost depășit prin utilizarea tranzistorilor Darlington și, mai recent, a MOSFET-urilor. Deoarece aceste tipuri necesită mai puțin curent pentru a conduce, consumul total de curent scade. Acest lucru este completat de faptul că referința de tensiune utilizată intern consumă, de asemenea, foarte puțin curent.curentul pe care regulatorul îl consumă pentru a conduce toate aceste circuite interne atunci când ieșirea nu este încărcată se numește curent de repaus. Cu cât curentul este mai scăzut, cu atât mai bine.,modul în care sunt construite aceste regulatoare are trei tranzistoare pe etapa de ieșire a puterii – două dintre ele într-o configurație Darlington și cealaltă ca dispozitiv de limitare a curentului. Joncțiunile ce succesive se adaugă până la o cădere de tensiune de aproximativ 2V peste regulator. această tensiune este cunoscută sub numele de tensiune de cădere, tensiunea sub care regulatorul renunță la reglare.puteți găsi dispozitive numite LDOs sau regulatoare de abandon scăzut cu o cădere de tensiune de aproximativ 0, 4 V, deoarece folosesc un comutator MOSFET.
trei regulatoare terminale
destul de vorbit, acum pentru numerele reale ale pieselor.,cea mai obișnuită serie de regulatoare de tensiune este seria 78XX. Cele două cifre după 78 reprezintă tensiunea de ieșire a regulatorului, de exemplu 7805 este un regulator de 5V, iar 7812 este un regulator de 12V. Tensiunile de ieșire disponibile cu regulatoare fixe acoperă o gamă largă de la 3.3 V la 24V, cu valori frumoase precum 5V, 6v, 9V, 15v și 18V disponibile.această serie de regulatoare sunt excelente pentru majoritatea scopurilor, pot suporta până la aproape 30V la intrare și în funcție de pachet, până la curentul de ieșire 1A., Sunt extrem de simple de utilizat – conectați pinul de intrare la tensiunea de intrare și pinul de ieșire la dispozitivul care are nevoie de tensiunea mai mică și, desigur, pinul de masă la masă.aici condensatoarele de decuplare sunt opționale, deoarece amplificatoarele de feedback „resping” ondularea și zgomotul de intrare, asigurându-se că nu trec la ieșire. Cu toate acestea, dacă dispozitivul dvs. atrage mai mult de câteva zeci de miliamperi, se recomandă cel puțin 4, 7 uF la intrare și ieșire, de preferință în ceramică.un lucru interesant pe care oamenii îl fac este să facă Încărcătoare de telefon primitive folosind aceste regulatoare., Pur și simplu conectați o baterie de 9V la intrare și un conector USB adecvat la ieșire și voila, aveți un încărcător de telefon de urgență. Această construcție este destul de robustă, datorită protecției termice încorporate pe cip.un lucru frumos despre aceste tipuri de regulatoare de tensiune este că pinouts sunt aproape universale, astfel încât plug-in înlocuiri sunt posibile. În prezent, majoritatea pachetelor „tranzistor” de pe PCB-uri sunt regulatoare de tensiune care pot fi preluate pentru alte proiecte, deoarece sunt atât de ușor de utilizat.,
creșterea curentului de ieșire al regulatoarelor de tensiune
o limitare care depășește rapid utilitatea este curentul de ieșire, care este sever limitat de pachet și de modul în care este montat pachetul.există variante actuale ridicate ale acestor regulatoare, dar sunt greu de găsit.singurele dispozitive capabile să scuipe curenți mari sunt convertoarele de comutare DC-DC, dar cifrele de zgomot de ieșire sunt teribile.proiectarea propriului regulator liniar de curent ridicat este posibilă, dar în cele din urmă veți întâmpina toate problemele menționate mai sus.,din fericire, există o modalitate de a „deturna” un regulator standard cu câteva părți suplimentare și de a crește curentul de ieșire.
majoritatea acestor modificări implică adăugarea unui tranzistor bypass peste regulator și conducerea bazei cu intrarea, așa cum se arată în figura de mai jos.
regulatoare reglabile
trei regulatoare terminale sunt destul de frumoase și ușor de utilizat, dar ce se întâmplă dacă doriți o tensiune de ieșire non-standard, cum ar fi 10.5 V sau 13V?,desigur, este mai mult sau mai puțin posibil să deturnați regulatoarele fixe, dar circuitele necesare sunt destul de complexe și bate scopul principal al simplității.
există dispozitive care pot face treaba pentru noi, cel mai popular fiind LM317.
LM317 este la fel ca orice alt regulator liniar cu o intrare și o ieșire pin, dar în loc de o masă pin e un pin numit „adapteze”. Acest pin este proiectat pentru a obține feedback de pe un divizor de tensiune pe ieșire, astfel încât pinul să fie întotdeauna la 1.,25V, prin variația valorilor de rezistență putem obține diferite tensiuni. Fișa tehnică spune chiar: „elimină stocarea multor tensiuni fixe”, dar, desigur, acest lucru se aplică numai dacă vă puteți permite să aveți cele două rezistențe la bord.un lucru frumos despre regulatoarele reglabile ca acesta este că, cu o mică schimbare în configurație, ele pot servi și ca surse de curent constant.
prin conectarea unui rezistor la pinul de ieșire și pinul de reglare la celălalt capăt al rezistorului, așa cum se arată în figură, regulatorul încearcă să mențină o constantă 1.,25V peste rezistor de ieșire și, prin urmare, un curent constant pe ieșire. Acest circuit simplu este destul de popular cu comunitatea laser diodă.
regulatoarele fixe pot face acest lucru, dar tensiunile de abandon sunt nejustificat de mari (de fapt, tensiunea nominală de ieșire). Ei vor lucra într-un vârf de cuțit, cu toate acestea, dacă ești disperat.
limitările regulatorului de tensiune
cel mai mare avantaj al regulatoarelor liniare este simplitatea lor; nimic altceva nu trebuie spus.cu toate acestea, la fel ca toate jetoanele bune, acestea vin cu propriul set de limitări.,regulatoarele liniare funcționează ca un rezistor variabil cu feedback, scăzând orice tensiune care nu este necesară. În timp ce desenați același curent ca sarcina. Această energie irosită este transformată în căldură, făcând aceste regulatoare fierbinți și ineficiente la curenți mari.
de exemplu, un regulator de 5V cu o intrare de 12V care rulează la 1A are o pierdere de putere de (12V – 5V)*1A, care este 7w! Aceasta este o mulțime de energie irosită, iar eficiența este de numai 58%!deci, la diferențe mari de tensiune de intrare-ieșire sau la curenți mari, regulatoarele au o eficiență energetică patetică.,
problema tensiunii diferențiale de intrare-ieșire poate fi depășită folosind mai mult de un regulator în serie cu scăderea tensiunilor de ieșire (până la valoarea dorită a tensiunii), astfel încât tensiunea să scadă în trepte. În timp ce disiparea generală a puterii este aceeași cu cea a unui regulator, sarcina de căldură este răspândită pe toate dispozitivele, scăzând temperatura totală de funcționare.