Spanningsreguleerders neem 'n insetspanning en skep 'n gereguleerde uitsetspanning ongeag die insetspanning by óf 'n vaste spanningsvlak óf 'n verstelbare spanningsvlak. Hierdie outomatiese regulering van die uitsetspanningsvlak word deur verskeie terugvoertegnieke hanteer. Sommige van hierdie tegnieke is so eenvoudig soos 'n Zener-diode. Ander sluit komplekse terugvoertopologieë in wat werkverrigting, betroubaarheid en doeltreffendheid verbeter en voeg ander kenmerke by soos om uitsetspanning bo die insetspanning te verhoog na die spanningreguleerder.
Spanningsreguleerders is 'n algemene kenmerk in baie stroombane om te verseker dat 'n konstante, stabiele spanning aan sensitiewe elektronika verskaf word.
Hoe lineêre spanningreguleerders werk
Die handhawing van 'n vaste spanning met 'n onbekende en potensieel raserige inset vereis 'n terugvoersein om te verduidelik watter aanpassings gemaak moet word. Lineêre reguleerders gebruik 'n drywingstransistor as 'n veranderlike weerstand wat optree soos die eerste helfte van 'n spanningverdelernetwerk. Die uitset van die spanningsverdeler dryf die drywingstransistor gepas aan om 'n konstante uitsetspanning te handhaaf.
Omdat die transistor soos 'n resistor optree, mors dit energie deur dit om te skakel na hitte-dikwels baie hitte. Aangesien die totale drywing wat na hitte omgeskakel word gelyk is aan die spanningsval tussen die insetspanning en die uitsetspanning keer die stroom wat gelewer word, kan die drywing wat versprei word dikwels baie hoog wees, wat goeie heatsinks vereis.
'n Alternatiewe vorm van 'n lineêre reguleerder is 'n shunt-reguleerder, soos 'n Zener-diode. Eerder as om as 'n veranderlike reeksweerstand op te tree soos die tipiese lineêre reguleerder doen, bied 'n shuntreguleerder 'n pad na grond vir oortollige spanning (en stroom) om deur te vloei. Hierdie tipe reguleerder is dikwels minder doeltreffend as 'n tipiese reeks lineêre reguleerder. Dit is net prakties wanneer min krag benodig en voorsien word.
Hoe skakelspanningreguleerders werk
'n Skakelspanningreguleerder werk op 'n ander beginsel as lineêre spanningsreguleerders. Eerder as om as 'n spanning- of stroomafvoer op te tree om 'n konstante uitset te verskaf, stoor 'n skakelreguleerder energie op 'n gedefinieerde vlak en gebruik terugvoer om te verseker dat die ladingsvlak met minimale spanningsrimpeling gehandhaaf word. Hierdie tegniek laat die skakelreguleerder toe om meer doeltreffend te wees as die lineêre reguleerder deur 'n transistor volledig aan te skakel (met minimale weerstand) slegs wanneer die energiebergingskring 'n sarsie energie benodig. Hierdie benadering verminder die totale krag wat in die stelsel vermors word na die weerstand van die transistor tydens die skakeling, aangesien dit oorgaan van geleidende (baie lae weerstand) na nie-geleidende (baie hoë weerstand) en ander klein stroombaanverliese.
Hoe vinniger 'n skakelreguleerder skakel, hoe minder energiebergingskapasiteit het dit nodig om die verlangde uitsetspanning te handhaaf, wat beteken dat kleiner komponente gebruik kan word. Die koste van vinniger oorskakeling is egter 'n verlies in doeltreffendheid aangesien meer tyd bestee word aan die oorgang tussen die geleidende en nie-geleidingstoestande. Meer krag gaan verlore weens weerstandsverhitting.
Nog 'n newe-effek van vinniger skakeling is die toename in elektroniese geraas wat deur die skakelreguleerder gegenereer word. Deur verskillende skakeltegnieke te gebruik, kan 'n skakelreguleerder:
- Verlaag die insetspanning (bok-topologie).
- Verhoog die spanning (versterk topologie).
- Albei trap af of verhoog die spanning (buck-boost) soos nodig om die verlangde uitsetspanning te handhaaf.
Hierdie buigsaamheid maak skakelreguleerders 'n uitstekende keuse vir baie batteryaangedrewe toepassings omdat die skakelreguleerder die insetspanning van die battery kan verhoog of verhoog soos die battery ontlaai.
