Spanningsregelaars: Lineair, Shunt, en Zenerdiode
Wat is Spanningsregeling
Een spanningsregelaar is een elektronisch of elektrisch apparaat dat de spanning van de voeding binnen geschikte grenzen kan handhaven. De elektrische apparatuur die is aangesloten op de spanningsbron moet de waarde van de spanning kunnen verdragen. De bronspanning moet binnen een bepaald bereik liggen dat acceptabel is voor de aangesloten apparatuur. Dit doel wordt bereikt door het implementeren van een spanningsregelaar.
Een spanningsregelaar – zoals de naam al aangeeft – reguleert de spanning, ongeacht de aanpassingen in de ingangsspanning of aangesloten belasting. Het werkt als een schild om beschermende apparaten te beschermen tegen schade. Het kan zowel wissel- als gelijkstroomspanningen reguleren, afhankelijk van het ontwerp.
Soorten Spanningsregelaars
Er zijn twee hoofdtypen spanningsregelaars beschikbaar:
Lineaire spanningsregelaars
Schakelspanningsregelaars
Deze kunnen verder worden ingedeeld in specifiekere spanningsregelaars, zoals hieronder besproken.
Lineaire Spanningsregelaar
Dit type spanningsregelaar fungeert als een spanningsdeler. Het gebruikt een VET in de Ohmische regio. De constante uitvoer wordt gehandhaafd door de weerstand van de spanningsregelaar te variëren ten opzichte van de belasting. Over het algemeen zijn deze types spanningsregelaars van twee soorten:
Series spanningsregelaar
Shunt spanningsregelaar
Series Spanningsregelaar
Het implementeert een variabel element in serie met de aangesloten belasting. De constante uitvoer wordt gehandhaafd door de weerstand van dit element te variëren ten opzichte van de belasting. Ze zijn van twee typen, zoals hieronder kort beschreven.
Discrete Transistor Series Spanningsregelaar
Hier zien we uit het blokdiagram dat een niet-gereguleerde ingang eerst wordt gevoerd naar een controller. Deze controleert eigenlijk de magnitude van de ingangsspanning en geeft deze aan de uitgang. Deze uitgang wordt gegeven aan het feedbackcircuit. Het wordt bemonsterd door het bemonsteringscircuit en gegeven aan de comparator. Daar wordt het vergeleken met de referentiespanning en teruggewezen naar de uitgang.
Hier zal het comparatorcircuit een besturingssignaal geven aan de controller wanneer er een toename of afname is in de uitgangsspanning. Zo zal de controller de spanning verlagen of verhogen tot een aanvaardbaar bereik, zodat een constante spanning als uitgang wordt verkregen.
Zener Diode als Spanningsregelaar
Wanneer een Zener diode wordt gebruikt als spanningsregelaar, wordt het bekend als een Zener gecontroleerde transistor series spanningsregelaar of een emitter follower spanningsregelaar. Hierbij is de transistor een emitter follower (zie figuur hieronder). De emitter en de collectortermen van de series pass transistor die hier wordt gebruikt, staan in serie ten opzichte van de belasting. Het variabele element is een transistor en de Zener diode zal de referentiespanning leveren.
Shunt Spanningsregelaar
De shunt spanningsregelaar biedt een weg voor de voedingsspanning om naar de grond te gaan met behulp van variabele weerstand. Van de belasting wordt de stroom weggeschakeld van de belasting naar de grond. We kunnen eenvoudigweg zeggen dat deze regelaar stroom kan absorberen en minder efficiënt is in vergelijking met de series spanningsregelaar. De toepassingen omvatten foutversterkers, spanningsmonitors, precisie stroombeperkers, enz. Ze zijn van twee soorten, zoals hieronder kort beschreven.
Discrete Transistor Shunt Spanningsregelaar
