Разлика между паралелен и редов регулатор на напрежението

Линейните регулатори на напрежението се класифицират основно в два типа: паралелни (шунт) регулатори на напрежението и сериен регулатори на напрежението. Ключовата разлика между тях се корени в свързването на контролния елемент: при паралелния (шунт) регулатор на напрежението, контролният елемент е свързан успоредно с натоварването; в сравнение, при сериен регулатор на напрежението, контролният елемент е свързан последователно с натоварването. Тези два типа регулаторни цепи работят по различни принципи и следователно имат свои собствени предимства и недостатъци, които ще бъдат обсъдени в тази статия.

Какво е регулатор на напрежението?

Регулатор на напрежението е устройство, което поддържа изходното напрежение на постоянна стойност, въпреки вариациите в тока на натоварването или входното напрежение. То е съществен компонент в електрическите и електронните цепи, тъй като гарантира, че DC изходното напрежение остава в определен диапазон, необвързано от колебанията в входното напрежение или тока на натоварването.

Ефективно, нерегулираното DC входно напрежение се преобразува в регулирано DC изходно напрежение, където изходното напрежение не проявява значителни колебания. Следва да се отбележи, че контролният елемент е ключовият компонент на цепта, а неговото разположение се различава между двете типа регулатори.

Определение на паралелния (шунт) регулатор на напрежението

Настоящата фигура показва паралелния (шунт) регулатор на напрежението:

Както е видимо от горната фигура, контролният елемент е свързан успоредно с натоварването - затова името "паралелен (шунт) регулатор на напрежението."

В тази конфигурация, нерегулираното входно напрежение доставя ток до натоварването, докато част от тока протича през контролния елемент (който е в грана, успоредна на натоварването). Това разпределение помага за поддържане на стабилно напрежение върху натоварването. Когато напрежението на натоварването колебае, пробната цепь подава обратна връзка към компаратора. Компараторът сравнява тази обратна връзка с референтен вход; резултата от разликата определя каква количество ток трябва да протече през контролния елемент, за да се запази константното напрежение на натоварването.

Определение на сериен регулатор на напрежението

Дадената по-долу фигура представя сериен регулатор на напрежението:

В този тип регулатор на напрежението, контролният елемент е свързан последователно с натоварването, затова името "сериен регулатор на напрежението."

При сериен регулатор, контролният елемент е отговорен за регулирането на частта от входното напрежение, която достига до изходния край, действайки като промеждутъчен регулиращ компонент между нерегулираното входно напрежение и изходното напрежение. Подобно на шунтовите регулатори, част от изходния сигнал тук също се подава обратно към компаратора чрез пробна цепь, където компараторът сравнява референтния входен сигнал с обратния сигнал.

След това, контролен сигнал се генерира въз основа на изходния резултат на компаратора и се предава до контролния елемент, който след това регулира напрежението на натоварването съответно.

Основни разлики между паралелните (шунт) и сериен регулатори на напрежението

• Свързване на контролния елемент: Основната разлика лежи в разположението на контролния елемент: при шунтовите регулатори, той е свързан успоредно с натоварването; при сериените регулатори, той е свързан последователно с натоварването.

• Характеристики на протичането на тока: При шунтовите регулатори, само част от общия ток протича през контролния елемент, за да се запази стабилно DC изход. В сравнение, сериените регулатори позволяват целия ток на натоварването да минава през контролния елемент.

• Изпълнение на регулацията: Сериените регулатори на напрежението предоставят по-добро точност на регулация в сравнение с шунтовите регулатори на напрежението.

• Механизъм за компенсация: За да се запази константното напрежение на натоварването, шунтовите регулатори регулират тока през контролния елемент. Сериените регулатори, обаче, модифицират напрежението върху контролния елемент, за да компенсират колебанията на изходното напрежение.

• Зависимост на ефективността: Ефективността на шунтовите регулатори зависи от тока на натоварването, правейки ги неподходящи за променливи условия на натоварване. Сериените регулатори, от друга страна, имат ефективност, която зависи от изходното напрежение.

• Комплексност на дизайна: Шунтовите регулатори на напрежението са по-прости за дизайн, в сравнение с сериените регулатори на напрежението.

• Диапазон на операционното напрежение: Шунтовите регулатори са ограничени до операции с фиксирано напрежение, докато сериените регулатори са подходящи както за фиксирано, така и за променливо напрежение.

• Класификация на контролния елемент: В шунтовите конфигурации, контролният елемент е компонент с нисък ток, високо напрежение (тъй като само част от тока на натоварването е отклонена през него). В сериените конфигурации, контролният елемент е компонент с ниско напрежение, висок ток (тъй като целият ток на натоварването минава през него).

Заключение

В заключение, както шунтовите, така и сериените регулатори на напрежението служат на основната цел на регулацията на напрежението, но разположението на контролния елемент в техните съответни цепи води до отлични механизми на функциониране. Их разлики в свързването, управлението на тока, изпълнението на регулацията и сценарии на приложение правят всеки подходящ за специфични случаи на употреба, както е детайлно анализирано в предходния анализ.