Parallele und Serielle Lineare Spannungsregler Definition und Vergleich

Lineare Spannungsregler werden hauptsächlich in Shunt-Spannungsregler und Reihen-Spannungsregler unterteilt. Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden liegt in der Konfiguration ihrer Steuerelemente: Im Shunt-Spannungsregler ist das Steuerelement parallel zur Last angeschlossen, während im Reihen-Spannungsregler das Steuerelement in Reihe mit der Last verbunden ist. Diese beiden Reglerschaltungen arbeiten auf unterschiedlichen Prinzipien, wodurch jede ihre eigenen Vor- und Nachteile hat, die in diesem Artikel besprochen werden.

Was ist ein Spannungsregler?

Ein Spannungsregler ist ein Gerät, das dazu dient, eine konstante Ausgangsspannung beizubehalten, auch wenn es Veränderungen des Laststroms oder der Eingangsspannung gibt. Es ist ein wesentlicher Bestandteil elektrischer und elektronischer Schaltungen, da es sicherstellt, dass die Gleichstrom-Ausgangsspannung innerhalb eines festgelegten Bereichs bleibt, unbeeinflusst von Schwankungen der Eingangsspannung oder des Laststroms.

Im Wesentlichen wird eine unregulierte Gleichspannungsversorgung in eine regulierte Gleichspannungs-Ausgangsspannung umgewandelt, sodass die Ausgangsspannung keine signifikanten Schwankungen zeigt. Es ist wichtig zu beachten, dass das Steuerelement das Kernkomponent dieser Schaltungen ist, und seine Platzierung unterscheidet sich zwischen den beiden oben genannten Reglertypen.

Definition des Shunt-Spannungsreglers

Die folgende Abbildung zeigt den Shunt-Spannungsregler:

Aus der obigen Abbildung geht hervor, dass das Steuerelement parallel zur Last angeschlossen ist. Daher erhält es diesen Namen.

In dieser Anordnung versorgt die unregulierte Eingangsspannung den Laststrom. Ein Teil des Stroms fließt jedoch durch das Steuerelement in dem Ast, der parallel zur Last liegt. Dies hilft, eine konstante Spannung über der Last aufrechtzuerhalten. Sobald die Lastspannung in der Schaltung ändert, wird ein Rückführsignal über das Abtastkreis zum Komparator geleitet. Der Komparator vergleicht dann das Rückführsignal mit dem angewendeten Eingang. Die resultierende Differenz gibt an, wie viel Strom durch das Steuerelement fließen muss, um die Lastspannung konstant zu halten.

Definition des Reihen-Spannungsreglers
Die folgende Abbildung stellt einen Reihen-Spannungsregler dar:

Hier ist das Steuerelement in Reihe mit der Last angeschlossen. Daher wird es als Reihen-Spannungsregler bezeichnet.

In einem Reihen-Spannungsregler hat das Steuerelement die Aufgabe, den Teil der Eingangsspannung zu steuern, der den Ausgang erreicht. Somit fungiert es als Vermittler zwischen der unregulierten Eingangsspannung und der Ausgangsspannung. Ähnlich wie bei Shunt-Reglern wird ein Teil des Ausgangs über ein Abtastkreis zurückgeführt zum Komparator, wo der Referenzeingang und das Rückführsignal verglichen werden. Basierend auf dem Ausgang des Komparators wird ein Steuersignal generiert und weiter an das Steuerelement geleitet. Auf dieser Grundlage wird die Lastspannung reguliert.

Fazit
So lässt sich also schlussfolgern, dass sowohl Shunt- als auch Reihen-Spannungsregler für die Spannungsregelung verwendet werden. Allerdings führt die Anwesenheit des Steuerelements in ihren jeweiligen Schaltungen zu Unterschieden in der Art und Weise, wie die Schaltungen funktionieren.