Стабилизаторите на напрежение приемат входно напрежение и създават регулирано изходно напрежение независимо от входното напрежение при фиксирано или регулируемо ниво на напрежение. Това автоматично регулиране на нивото на изходното напрежение се управлява от различни техники за обратна връзка. Някои от тези техники са прости като ценеров диод. Други включват сложни топологии за обратна връзка, които подобряват производителността, надеждността и ефективността и добавят други функции като повишаване на изходното напрежение над входното напрежение към регулатора на напрежението.
Стабилизаторите на напрежението са често срещана характеристика в много схеми, за да се гарантира, че към чувствителната електроника се доставя постоянно, стабилно напрежение.
Как работят линейните регулатори на напрежение
Поддържането на фиксирано напрежение с неизвестен и потенциално шумен вход изисква сигнал за обратна връзка, за да се изясни какви корекции трябва да се направят. Линейните регулатори използват мощен транзистор като променлив резистор, който се държи като първата половина на мрежа с делител на напрежение. Изходът на делителя на напрежение управлява мощностния транзистор по подходящ начин, за да поддържа постоянно изходно напрежение.
Тъй като транзисторът се държи като резистор, той губи енергия, като я преобразува в топлина - често много топлина. Тъй като общата мощност, преобразувана в топлина, е равна на спада на напрежението между входното напрежение и изходното напрежение, умножено по подавания ток, разсейваната мощност често може да бъде много висока, което изисква добри радиатори.
Алтернативна форма на линеен регулатор е шунтов регулатор, като ценеров диод. Вместо да действа като променливо серийно съпротивление, както прави типичният линеен регулатор, шунтовият регулатор осигурява път към земята за преминаване на излишно напрежение (и ток). Този тип регулатор често е по-малко ефективен от типичния сериен линеен регулатор. Практично е само когато е необходима и доставена малко мощност.
Как работят превключващите регулатори на напрежение
Импулсният регулатор на напрежение работи на различен принцип от линейните регулатори на напрежение. Вместо да действа като поглътител на напрежение или ток, за да осигури постоянен изход, превключващият регулатор съхранява енергия на определено ниво и използва обратна връзка, за да гарантира, че нивото на заряд се поддържа с минимални вълни на напрежението. Тази техника позволява на превключващия регулатор да бъде по-ефективен от линейния регулатор чрез пълно включване на транзистора (с минимално съпротивление) само когато веригата за съхранение на енергия се нуждае от изблик на енергия. Този подход намалява общата загуба на мощност в системата до съпротивлението на транзистора по време на превключването, докато преминава от проводящо (много ниско съпротивление) към непроводимо (много високо съпротивление) и други малки загуби във веригата.
Колкото по-бързо превключва превключващият регулатор, толкова по-малък капацитет за съхранение на енергия е необходим, за да поддържа желаното изходно напрежение, което означава, че могат да се използват по-малки компоненти. Въпреки това цената на по-бързото превключване е загуба на ефективност, тъй като се изразходва повече време за преход между проводящо и непроводимо състояние. Повече мощност се губи от резистивно нагряване.
Друг страничен ефект от по-бързото превключване е увеличаването на електронния шум, генериран от превключващия регулатор. Използвайки различни техники за превключване, превключващият регулатор може:
- Намаляване на входното напрежение (понижаваща топология).
- Увеличете напрежението (топология на усилване).
- И двете понижават или повишават напрежението (усилване на бака), ако е необходимо, за да поддържат желаното изходно напрежение.
Тази гъвкавост прави превключващите регулатори чудесен избор за много приложения, захранвани от батерии, тъй като превключващият регулатор може да увеличи или повиши входното напрежение от батерията, докато батерията се разрежда.
