Fungsi dan arah tegangan keluaran
Regulator penurun tegangan
Fungsi utama dari regulator penurun tegangan adalah untuk menurunkan tegangan input yang lebih tinggi menjadi tegangan output yang stabil dan lebih rendah. Misalnya, tegangan input DC 12V umum diconversi menjadi tegangan output yang stabil 5V atau 3.3V untuk memenuhi kebutuhan pasokan daya ber-tegangan rendah seperti pengisi daya ponsel dan beberapa chip di motherboard komputer.
Regulator peningkat tegangan
Regulator peningkat tegangan digunakan untuk meningkatkan tegangan input yang lebih rendah menjadi tegangan output yang stabil dan lebih tinggi. Misalnya, pada beberapa perangkat yang menggunakan baterai kering tunggal atau ganda (1.5V atau 3V, dll.) sebagai sumber daya, tegangan dapat ditingkatkan menjadi 5V, 9V, dll., melalui regulator peningkat, untuk memberikan daya pada rangkaian atau perangkat yang memerlukan tegangan yang lebih tinggi, seperti speaker portabel dan beberapa alat ukur tangan.
Struktur rangkaian dan prinsip kerja
Regulator penurun tegangan
Struktur rangkaian dasar: Regulator penurun umumnya mengadopsi struktur konverter penurun. Terdiri dari tabung pemutus daya (seperti MOSFET), induktor, kapasitor, dioda, dan rangkaian kontrol.
Prinsip kerja: Ketika tabung pemutus daya menyala, tegangan input mengisi induktor, arus induktor naik secara linear, pada saat ini dioda mati terbalik, dan beban dipasok oleh kapasitor; Ketika tabung pemutus daya dimatikan, induktor menghasilkan gaya elektromotif terbalik, yang mensuplai daya ke kapasitor dan beban melalui dioda, dan arus induktor menurun secara linear. Dengan mengontrol waktu hidup dan mati (duty cycle) dari tabung pemutus daya, tegangan output diatur untuk menjaga tegangan output tetap stabil.
Regulator peningkat tegangan
Struktur rangkaian dasar: Biasanya menggunakan struktur konverter peningkat, dan juga termasuk tabung pemutus daya, induktor, kapasitor, dioda, dan rangkaian kontrol.
Prinsip kerja: Ketika tabung pemutus daya menyala, tegangan input ditambahkan ke kedua ujung induktor, arus induktor naik secara linear, pada saat ini dioda dipotong, dan kapasitor melepaskan daya ke beban untuk mempertahankan tegangan output; Ketika tabung pemutus daya dimatikan, gaya elektromotif terbalik yang dihasilkan oleh induktor ditambah dengan tegangan input, mengisi kapasitor melalui dioda dan mensuplai daya ke beban. Dengan menyesuaikan waktu hidup dan mati (duty cycle) dari tabung pemutus daya, tegangan output dapat ditingkatkan dan distabilkan.
Skenario aplikasi
Regulator penurun tegangan
Perangkat elektronik konsumen: banyak digunakan pada ponsel, tablet, laptop, dan perangkat lainnya. Sebagian besar chip dan modul sirkuit di dalam perangkat-perangkat tersebut memerlukan berbagai tingkat pasokan daya ber-tegangan rendah, dan masukan daya perangkat (seperti tegangan baterai litium atau tegangan adapter eksternal) relatif tinggi, sehingga diperlukan regulator penurun untuk memenuhi kebutuhan tegangan komponen yang berbeda.
Adapter daya: Digunakan untuk mengonversi arus listrik rumah tangga menjadi tegangan DC output yang lebih rendah, seperti arus listrik AC 220V umum ke tegangan DC 5V, 9V, 12V, untuk mengisi daya atau memberikan daya pada ponsel, router, dan perangkat lainnya.
Regulator peningkat tegangan
Perangkat portabel: Untuk perangkat portabel yang ditenagai oleh baterai ber-tegangan rendah (seperti baterai kering, baterai tombol), digunakan ketika beberapa komponen dalam perangkat memerlukan tegangan yang lebih tinggi. Misalnya, beberapa senter yang ditenagai oleh baterai kering 1.5V tunggal meningkatkan tegangan menjadi 3V atau lebih tinggi dengan regulator peningkat untuk memberikan penerangan yang lebih terang.
Sistem energi terbarukan: Dalam sistem pembangkit listrik fotovoltaik, ketika tegangan output sel fotovoltaik rendah pada intensitas cahaya rendah, regulator peningkat dapat meningkatkan tegangan rendah tersebut ke tingkat tegangan yang sesuai untuk sirkuit selanjutnya (seperti inverter) untuk meningkatkan efisiensi penggunaan energi surya.
Ciri efisiensi
Regulator penurun tegangan
Dalam proses penurunan, efisiensi regulator penurun terkait dengan perbedaan tegangan input dan output, arus beban, performa komponen sirkuit, dan faktor-faktor lainnya. Secara umum, ketika perbedaan antara tegangan input dan output kecil, efisiensi relatif rendah pada beban ringan (arus beban kecil), dan efisiensi akan meningkat seiring bertambahnya arus beban. Namun, jika perbedaan antara tegangan input dan output terlalu besar, efisiensi juga akan berkurang karena pengaruh hilangnya daya (terutama hilangnya daya pada komponen seperti tabung pemutus daya dan induktor).
Regulator peningkat tegangan
Efisiensi regulator peningkat juga dipengaruhi oleh banyak faktor. Karena dalam proses peningkatan, induktor perlu menyimpan lebih banyak energi untuk meningkatkan tegangan, dan dioda akan memiliki hilangnya energi tertentu dalam pemutusan terbalik, jadi pada kondisi tegangan input rendah, tegangan output tinggi, dan beban berat (arus beban besar), efisiensi mungkin sangat terpengaruh, namun dengan perkembangan teknologi, regulator peningkat baru juga terus meningkatkan efisiensinya.
