Różnica między regulatorem obniżającym napięcie a regulatorem podnoszącym napięcie
Funkcja i kierunek napięcia wyjściowego
Regulator obniżający napięcie
Główną funkcją regulatora obniżającego napięcie jest zmniejszenie wyższego napięcia wejściowego do niższego stabilnego napięcia wyjściowego. Na przykład typowe napięcie wejściowe DC 12V jest przekształcane w stabilne napięcie wyjściowe 5V lub 3,3V, aby spełnić potrzeby zasilania o niskim napięciu, takie jak ładowarki telefonów komórkowych i niektóre chipsy na płyty głównej komputera.
Regulator podnoszący napięcie
Regulator podnoszący napięcie ma na celu zwiększenie niższego napięcia wejściowego do wyższego stabilnego napięcia wyjściowego. Na przykład, w niektórych urządzeniach, które używają pojedynczych lub wielu baterii suchych (1,5V lub 3V itp.) do zasilania, napięcie może być podniesione do 5V, 9V itp., za pomocą regulatora podnoszącego, aby zasilić obwody lub urządzenia wymagające wyższych napięć, takie jak przenośne głośniki i niektóre przenośne przyrządy pomiarowe.
Struktura obwodu i zasada działania
Regulator obniżający napięcie
Podstawowa struktura obwodu: Wspólny regulator obniżający napięcie używa struktury konwertera obniżającego. Składa się głównie z tranzystorów przełączających (takich jak MOSFET), cewek, kondensatorów, diod i obwodów sterujących.
Zasada działania: Gdy tranzystor przełączający jest włączony, napięcie wejściowe ładuje cewkę, prąd cewki rośnie liniowo, w tym czasie dioda jest odwrócona i wyłącza się, a obciążenie jest zasilane przez kondensator; gdy tranzystor przełączający jest wyłączony, cewka generuje odwrotne napięcie elektromotoryczne, które zasila kondensator i obciążenie przez diodę, a prąd cewki maleje liniowo. Poprzez kontrolowanie czasu włączenia i wyłączenia (dutycycle) tranzystora przełączającego, napięcie wyjściowe jest dostosowywane, aby utrzymać stabilne napięcie wyjściowe.
Regulator podnoszący napięcie
Podstawowa struktura obwodu: Zwykle używa się struktury konwertera podnoszącego, która również zawiera tranzystory przełączające, cewki, kondensatory, diody i obwody sterujące.
Zasada działania: Gdy tranzystor przełączający jest włączony, napięcie wejściowe dodaje się do obu końców cewki, prąd cewki rośnie liniowo, w tym czasie dioda jest odłączona, a kondensator rozładowuje się do obciążenia, aby utrzymać napięcie wyjściowe; gdy tranzystor przełączający jest wyłączony, odwrotne napięcie elektromotoryczne generowane przez cewkę jest nakładane na napięcie wejściowe, ładując kondensator przez diodę i zasilając obciążenie. Poprzez dostosowanie czasu włączenia i wyłączenia (dutycycle) tranzystora przełączającego, napięcie wyjściowe może być podniesione i stabilizowane.
Scenariusze zastosowania
Regulator obniżający napięcie
Urządzenia elektroniczne konsumenckie: szeroko stosowane w telefonach komórkowych, tabletach, laptopach i innych urządzeniach. Większość chipów i modułów obwodowych w tych urządzeniach wymaga różnych poziomów napięcia zasilania, a napięcie zasilania urządzenia (takie jak napięcie baterii litowej lub napięcie zewnętrznego adaptera) jest względnie wysokie, więc potrzebny jest regulator obniżający napięcie, aby spełnić wymagania napięciowe różnych komponentów.
Adapter zasilający: Służy do przekształcania prądu z sieci na niższe napięcie wyjściowe DC, takie jak typowe 220V AC z sieci na 5V, 9V, 12V DC, aby ładować lub zasilać telefony komórkowe, routery i inne urządzenia.
Regulator podnoszący napięcie
Urządzenia przenośne: Dla urządzeń przenośnych zasilanych bateriami o niskim napięciu (takimi jak baterie suchie, baterie guzikowe), gdy niektóre komponenty w urządzeniu wymagają wyższego napięcia. Na przykład, niektóre latarki zasilane pojedynczą baterią suchą 1,5V podnoszą napięcie do 3V lub wyższego za pomocą regulatora podnoszącego, aby zapewnić jaśniejsze oświetlenie.
Systemy energii odnawialnej: W systemie fotowoltaicznym, gdy napięcie wyjściowe komórki fotowoltaicznej jest niskie przy niskiej intensywności światła, regulator podnoszący może podnieść niskie napięcie do poziomu napięcia odpowiedniego dla kolejnych obwodów (takich jak inwertery), aby zwiększyć efektywność wykorzystania energii słonecznej.
Charakterystyka efektywności
Regulator obniżający napięcie
W procesie obniżania napięcia, efektywność regulatora obniżającego napięcie zależy od różnicy między napięciem wejściowym i wyjściowym, prądem obciążenia, wydajnością komponentów obwodowych i innych czynników. Ogólnie rzecz biorąc, gdy różnica między napięciem wejściowym i wyjściowym jest mała, efektywność jest względnie niska w przypadku lekkiego obciążenia (mały prąd obciążenia), a efektywność wzrośnie wraz ze wzrostem prądu obciążenia. Jednak, jeśli różnica między napięciem wejściowym i wyjściowym jest zbyt duża, efektywność również spadnie z powodu wpływu strat mocy (głównie strat w komponentach takich jak tranzystory przełączające i cewki).
Regulator podnoszący napięcie
Efektywność regulatora podnoszącego napięcie jest również wpływana przez wiele czynników. Ponieważ w procesie podnoszenia napięcia, cewka musi przechowywać więcej energii, aby podnieść napięcie, a dioda będzie miała pewne straty energii w stanie odwrotnej blokady, więc w przypadku niskiego napięcia wejściowego, wysokiego napięcia wyjściowego i ciężkiego obciążenia (duży prąd obciążenia), efektywność może być znacznie wpływowana, ale dzięki rozwojowi technologii, nowe regulatory podnoszące napięcie stale poprawiają swoją efektywność.
