Напряжение источникте тұрақты үстемді сақтау үшін қандай әдіс қолданылады?

Ақырғы напруганы сақтау ыскулдары

Ақырғы напругада тұрақты напруганы сақтау напруга регуляторлары арқылы жасалады. Напруга регуляторлары, жүкте, кіріс напругасының өзгерістеріне немесе аймақтық шарттарға қарамастан, шығыс напругасының стабилдігін қамтамасыз етеді. Төменде тұрақты напруганы сақтаудың бірнеше жалпы ыскулдары және олардың қызмет ететін принциптері келтірілген:

1. Сызықты регулятор

Қызмет ететін принцип: Сызықты регулятор, ашық өткізгішінің өту деңгейін өзгертіп, ашық напруганы жылу ретінде жою арқылы тұрақты шығыс напругасын сақтайды. Ол, автоматты түрде өзгертілетін өзіндік өзгерткіш сызықтысының ретінде қызмет етеді, жүк өзгерістеріне қарай өзінің өзгерткіштікті өзгерту арқылы шығыс напругасының стабилдігін сақтайды.

Артықшылықтары:

• Колдануы жеңіл, схемасы таза және түсінікті.

• Өте жұмсақ және аз шуырланатын шығыс напругасын береді.

Ескертулары:

• Эфективтілігі төмен, әсіресе кіріс напругасы шығыс напругасынан өте жоғары болғанда, бір пайызы энергия жылу ретінде жоынды.

• Жылу өндіру негізінен жылу менеджментін қажет етеді.

• Типтік қолданылу: Аудио құрылғылар және дәл датчыктар сияқты шуырланғансыздықты қажет ететін схемалар үшін қолайлы.

2. Коммутациялық регулятор 

Қызмет ететін принцип: Коммутациялық регулятор, тез коммутация (әдетте MOSFET немесе BJT) арқылы ағымды басқарады, кіріс напругасын импульстік форматқа айналдырады. Бұл формат антенна арқылы жұмсақталады, сонымен қатар тұрақты DC шығыс өндіреді. Коммутациялық регуляторлар қажетінше напруганы арттыру (Boost), азайту (Buck) немесе екеуін де (Buck-Boost) іске қосуға болады.

Артықшылықтары:

• Жоғары эфективтілік, адатта 80% - 95% аралығында, әсіресе кіріс және шығыс напругаларының арасында үлкен айырма болғанда.

• Бірнеше деңгейдегі энергиямен жұмыс істейді, жоғары энергия қолданылуы үшін қолайлы.

Ескертулары:

• Түсінікті схемасы, оны енгізу және қателерді анықтау қиын.

• Шығыс напругасында бірнеше волна және шуырлау болуы мүмкін, оларды жою үшін қосымша фильтрлер қажет.

• Жоғары коммутация деңгейлері электромагниттік интерференция (EMI) өндіріп шығуы мүмкін.

• Типтік қолданылу: Ноутбук терезелері және электр автомобильдерінің зарядтау системалары сияқты жоғары эфективті, жоғары энергия қолданылуы үшін қолайлы.

3. Параллель регулятор

Қызмет ететін принцип: Параллель регулятор, компонент (мисалы, Zener диоды немесе напруга регуляторы) референция напругасы мен шығыс напругасы арасында параллельде қосылатын компонент арқылы ашық ағымды жойып, тұрақты шығыс напругасын сақтайды. Ол, әдетте қарапайым төмен напруга регуляция схемаларында қолданылады.

Артықшылықтары:

• Қарапайым және арзан схема.

• Төмен энергия, кіші ағым қолданылуы үшін қолайлы.

Ескертулары:

• Төмен эфективтілік, ашық ағым жылу ретінде жойылады.

• Кіші жүк өзгерістеріне ғана қолданылады.

• Типтік қолданылу: Қарапайым референция напруга булактары немесе төмен энергия схемалары үшін қолайлы.

4. Фидбек басқару схемасы

Қызмет ететін принцип: Көптеген напруга регуляторлары фидбек басқару айналма арқылы шығыс напруганы бақылау және қандай да бір айырмашылықтарға қарай регулятордың қызметін өзгерту үшін қолданылады. Фидбек схемасы шығыс напруганы референция напругасымен салыстырып, қате сигналын жасайды, ол регулятордың шығысын өзгерту үшін қолданылады. Бұл айналма система регулятордың дәлдігін және жауап уақытын жақсартады.

Артықшылықтары:

• Регулятордың дәлдігін және стабилдігін жақсартады.

• Жүк өзгерістеріне және кіріс напругасының өзгерістеріне тез жауап береді.

Ескертулары:

• Түсінікті схемасы, оны енгізу және қателерді анықтау қиын.

• Осцилляция немесе стабилділікті жою үшін қараңыз бақылау қажет.

• Типтік қолданылу: Артықшылықты және ыңғайлылықты жақсарту үшін артқы схемаларда кеңінен қолданылады.

5. Батарея менеджмент жүйесі (BMS)

Қызмет ететін принцип: Батареялық системалар үшін, батарея менеджмент жүйесі (BMS) батарея напругасы, ағымы және температурасы сияқты параметрлерді бақылау және батарея напругасын қауіпсіз аралықта ұстау үшін зарядтау және тарту процесстерін интеллектуалды түрде басқарады. BMS батареяны өте жылуларына, өте тартуына және өте жылуларына қарсы қорғау арқылы батареяның өмір мезгілін ұзақтатады.

Артықшылықтары:

• Батареяны қорғау және өмір мезгілін ұзақтатады.

• Батареяның зарядтау және тарту процесстерін дәл басқарады, тұрақты напруганы сақтайды.

Ескертулары:

• Негізінен батареялық системалар үшін қолданылады, басқа энергия булактары үшін емес.

• Типтік қолданылу: Литий-ионды және свинц-кислотты батареялар сияқты қайта зарядталатын батарея системалары үшін қолайлы, электр автомобильдері және портативті электроникалық приборларда көп кездеседі.

6. Напруга референциясы

Қызмет ететін принцип: Напруга референциясы - бұл бендгеп қарсылық технологиясын қолданып, өте стабилді референция напругасын өндіреді. Ол, кең диапазондагы температуралар және кіріс напругалары үшін дәлдік және стабилділікті сақтайды.

Артықшылықтары:

• Төмен температура коэффициенті және жақсы уақытша стабилділікпен жоғары дәлдік.

• Жоғары дәлдік напруга референциялары қажет болатын қолданылулар үшін қолайлы.

Ескертулары:

• Әдетте кіші ағымдарды өндіреді, жоғары энергия қолданылуы үшін қолайсыз.

• Типтік қолданылу: ADC/DAC конвертерлері және дәл өлшеу приборлары сияқты жоғары дәлдік напруга референциялары қажет болатын қолданылулар үшін қолайлы.

7. Трансформатор және ректификатор

Қызмет ететін принцип: AC энергиялық системаларда, трансформатор кіріс напруганы қажетті шығыс напругасына айналдырады, ал ректификатор AC напруганы DC напругаға айналдырады. Тұрақты DC шығыс напругасын сақтау үшін ректификатордан кейін фильтрлер мен регуляторлар қосылады.

Артықшылықтары:

• AC энергиялық системаларда напруга айналдыру үшін қолайлы.

• Қарапайым және экономиялы схема.

Ескертулары:

• Шығыс напругасы кіріс напругасының өзгерістеріне ұшатын, қосымша регуляция қажет.

• Өлшемі үлкен, портативті приборлар үшін қолайсыз.

• Типтік қолданылу: AC энергиялық системаларда үйдегі жабдықтар және өнеркәсіптік құрылғылар үшін қолайлы.

Қорытынды

Қолданылу талаптарына қарай, арнайы напруга регуляция ыскулдарын таңдау қажет, олардың арасында энергия талаптары, эфективтілік, дәлдік, қимыл және аймақтық шарттар. Сызықты регуляторлар төмен шуырлану, төмен энергия қолданылуы үшін қолайлы; коммутациялық регуляторлар жоғары эфективті, жоғары энергия қолданылуы үшін қолайлы; параллель регуляторлар қарапайым, төмен энергия қолданылуы үшін қолайлы; фидбек басқару схемалары регулятордың дәлдігін және жауап уақытын жақсартады; батарея менеджмент жүйелері батареялық системалар үшін қолданылады; напруга референциялары жоғары дәлдік напруга референциялары үшін қолайлы; трансформаторлар және ректификаторлар AC энергиялық системаларда напруга айналдыру үшін қолайлы.