Ένας ρυθμιστής τάσης είναι μια απλή και οικονομικά αποδοτική συσκευή που μπορεί να αλλάξει την τάση εισόδου σε διαφορετικό επίπεδο στην έξοδο και να διατηρήσει μια σταθερή τάση εξόδου ακόμη και σε διαφορετικές συνθήκες φορτίου. Σχεδόν όλες οι ηλεκτρονικές συσκευές από το φορτιστή κινητού τηλεφώνου σας σε κλιματιστικά έως πολύπλοκες ηλεκτρομηχανικές συσκευές χρησιμοποιούν έναν ρυθμιστή τάσης για να παρέχουν τις διαφορετικές τάσεις DC σε διαφορετικά εξαρτήματα της συσκευής. Εκτός από αυτό, όλα τα κυκλώματα τροφοδοσίας χρησιμοποιούν τσιπ ρυθμιστή τάσης.
Για παράδειγμα, στο smartphone σας, ένας ρυθμιστής τάσης χρησιμοποιείται για να ανεβείτε ή να μειώσετε την τάση της μπαταρίας για τα στοιχεία (όπως LED οπίσθιου φωτισμού, μικρόφωνο, κάρτα SIM κ.λπ.) που απαιτούν υψηλότερη ή χαμηλότερη τάση από την μπαταρία. Η επιλογή λανθασμένου ρυθμιστή τάσης μπορεί να οδηγήσει σε μειωμένη αξιοπιστία, υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας και ακόμη και τηγανισμένα εξαρτήματα.
Έτσι, σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε μερικές σημαντικές παραμέτρους που πρέπει να θυμάστε κατά την επιλογή ενός ρυθμιστή τάσης για το έργο σας.
Σημαντικοί παράγοντες για την επιλογή ρυθμιστή τάσης
1. Τάση εισόδου και τάση εξόδου
Το πρώτο βήμα για την επιλογή ενός ρυθμιστή τάσης είναι η γνώση της τάσης εισόδου και της τάσης εξόδου με την οποία θα εργαστείτε. Οι ρυθμιστές γραμμικής τάσης χρειάζονται τάση εισόδου υψηλότερη από την ονομαστική τάση εξόδου. Εάν η τάση εισόδου είναι μικρότερη από την επιθυμητή τάση εξόδου, τότε οδηγεί στην κατάσταση ανεπαρκούς τάσης που προκαλεί τη διακοπή του ρυθμιστή και την παροχή μη ρυθμιζόμενης εξόδου.
Για παράδειγμα, εάν χρησιμοποιείτε ρυθμιστή τάσης 5V με τάση εγκατάλειψης 2V, τότε η τάση εισόδου πρέπει να είναι τουλάχιστον ίση με το 7V για ρυθμιζόμενη έξοδο. Η τάση εισόδου κάτω από 7V θα έχει ως αποτέλεσμα μια μη ρυθμιζόμενη τάση εξόδου.
Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι ρυθμιστών τάσης για διαφορετικό εύρος τάσης εισόδου και εξόδου. Για παράδειγμα, θα χρειαστείτε έναν ρυθμιστή τάσης 5V για το Arduino Uno και έναν ρυθμιστή τάσης 3.3V για το ESP8266. Μπορείτε ακόμη και να χρησιμοποιήσετε έναν ρυθμιστή μεταβλητής τάσης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μια σειρά εφαρμογών εξόδου.
2. Τάση διακοπής
Η τάση διακοπής είναι η διαφορά μεταξύ της τάσης εισόδου και εξόδου του ρυθμιστή τάσης. Για παράδειγμα, ελάχ. Η τάση εισόδου για 7805 είναι 7V και η τάση εξόδου είναι 5V, οπότε έχει τάση εγκατάλειψης 2V. Εάν η τάση εισόδου πέσει κάτω, η τάση εξόδου (5V) + τάση διακοπής (2V) θα έχει ως αποτέλεσμα μια μη ρυθμιζόμενη έξοδο που μπορεί να προκαλέσει ζημιά στη συσκευή σας. Έτσι, πριν επιλέξετε έναν ρυθμιστή τάσης, ελέγξτε την τάση διακοπής.
Η τάση εγκατάλειψης ποικίλλει ανάλογα με τους ρυθμιστές τάσης. Για παράδειγμα, μπορείτε να βρείτε μια σειρά ρυθμιστών 5V με διαφορετική τάση εγκατάλειψης. Οι γραμμικοί ρυθμιστές μπορούν να είναι εξαιρετικά αποδοτικοί όταν λειτουργούν με πολύ χαμηλή τάση διακοπής εισόδου. Έτσι, εάν χρησιμοποιείτε μια μπαταρία ως πηγή ενέργειας, τότε μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ρυθμιστές LDO για καλύτερη απόδοση.
3. Εξουδετέρωση ισχύος
Οι γραμμικοί ρυθμιστές τάσης διαλύουν περισσότερη ισχύ από τους ρυθμιστές τάσης εναλλαγής. Η υπερβολική απαγωγή ισχύος μπορεί να προκαλέσει αποστράγγιση μπαταρίας, υπερθέρμανση ή ζημιά στο προϊόν. Επομένως, εάν χρησιμοποιείτε έναν γραμμικό ρυθμιστή τάσης, υπολογίστε πρώτα την απόρριψη ισχύος. Για γραμμικούς ρυθμιστές, η απόρριψη ισχύος μπορεί να υπολογιστεί με:
Ισχύς = (Τάση εισόδου - Τάση εξόδου) x Ρεύμα
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τους ρυθμιστές τάσης εναλλαγής αντί για τους ρυθμιστές γραμμικής τάσης για να αποφύγετε το πρόβλημα απόσβεσης ισχύος.
4. Αποδοτικότητα
Η αποδοτικότητα είναι ο λόγος της ισχύος εξόδου προς την ισχύ εισόδου που είναι ανάλογος με τον λόγο της τάσης εξόδου προς την τάση εισόδου. Έτσι, η απόδοση των ρυθμιστών τάσης περιορίζεται άμεσα από την τάση εγκατάλειψης και το ρεύμα ηρεμίας λόγω της υψηλότερης τάσης εγκατάλειψης, τόσο χαμηλότερη είναι η απόδοση.
Για υψηλότερη απόδοση, πρέπει να ελαχιστοποιηθεί η τάση πτώσης και το ρεύμα ηρεμίας και η διαφορά τάσης μεταξύ εισόδου και εξόδου πρέπει να ελαχιστοποιηθεί.
5. Ακρίβεια τάσης
Η συνολική ακρίβεια ενός ρυθμιστή τάσης εξαρτάται από τη ρύθμιση γραμμής, τη ρύθμιση φορτίου, την τάση αναφοράς, την τάση του ενισχυτή σφάλματος και τον συντελεστή θερμοκρασίας. Οι τυπικοί γραμμικοί ρυθμιστές έχουν συνήθως μια προδιαγραφή τάσης εξόδου που εγγυάται ότι η ρυθμιζόμενη έξοδος θα είναι εντός του 5% της ονομαστικής. Έτσι, εάν χρησιμοποιείτε τον ρυθμιστή τάσης για να τροφοδοτήσετε τα ψηφιακά IC, τότε η ανοχή 5% δεν αποτελεί μεγάλη ανησυχία.
6. Κανονισμός φόρτωσης
Η ρύθμιση φορτίου ορίζεται ως η ικανότητα του κυκλώματος να διατηρεί μια καθορισμένη τάση εξόδου υπό διαφορετικές συνθήκες φορτίου. Η ρύθμιση φορτίου εκφράζεται ως:
Ρύθμιση φόρτωσης = ΔVout / ΔI έξω
7. Γραμμή κανονισμός
Η ρύθμιση γραμμής ορίζεται ως η ικανότητα του κυκλώματος να διατηρεί την καθορισμένη τάση εξόδου με την μεταβαλλόμενη τάση εισόδου. Η γραμμική ρύθμιση εκφράζεται ως:
Ρύθμιση φόρτωσης = ΔV έξω / ΔV in
Επομένως, για την επιλογή ενός κατάλληλου ρυθμιστή τάσης για οποιαδήποτε εφαρμογή, πρέπει να λάβουμε υπόψη όλους τους παραπάνω παράγοντες,