Rozdíl mezi odbočkovým a sériovým stabilizátorem napětí

Lineární napěťové stabilizátory se hlavně dělí na dva typy: paralelní napěťové stabilizátory a sériové napěťové stabilizátory. Klíčový rozdíl mezi nimi spočívá v zapojení řídícího prvku: u paralelního napěťového stabilizátoru je řídící prvek připojen paralelně s břemenem; naopak, u sériového napěťového stabilizátoru je řídící prvek připojen sériově s břemenem. Tyto dva typy obvodů napěťových stabilizátorů pracují na různých principech a tedy mají své vlastní výhody a nevýhody, které budou diskutovány v tomto článku.

Co je napěťový stabilizátor?

Napěťový stabilizátor je zařízení, které udržuje výstupní napětí konstantní, i přes změny proudové spotřeby břemene nebo vstupního napětí. Je to zásadní komponenta v elektrických a elektronických obvodech, protože zajišťuje, aby DC výstupní napětí zůstalo v určitém rozsahu, neovlivněné fluktuacemi vstupního napětí nebo proudové spotřeby břemene.

V podstatě se neřízené DC zdrojové napětí převede na řízené DC výstupní napětí, kde výstupní napětí nevykazuje významné fluktuace. Je třeba poznamenat, že řídící prvek je klíčovou součástí obvodu a jeho umístění se liší u těchto dvou typů stabilizátorů.

Definice paralelního napěťového stabilizátoru

Níže je znázorněn paralelní napěťový stabilizátor:

Jak je zřejmé z výše uvedeného obrázku, je řídící prvek připojen paralelně s břemenem – odkazuje se na něj jako na "paralelní napěťový stabilizátor."

V této konfiguraci neřízené vstupní napětí dodává proud břemeni, zatímco část proudu prochází řídícím prvkem (který je v odvětvi paralelním s břemenem). Toto rozdělení pomáhá udržovat stabilní napětí na břemeni. Když dojde k fluktuaci napětí břemene, vzorkovací obvod odešle zpětnou vazbu porovnávacímu obvodu. Porovnávací obvod pak porovná tento signál zpětné vazby s referenčním vstupem; výsledný rozdíl určuje, jaký proud musí procházet řídícím prvkem, aby se napětí břemene udrželo konstantní.

Definice sériového napěťového stabilizátoru

Níže uvedený obrázek znázorňuje sériový napěťový stabilizátor:

U tohoto typu napěťového stabilizátoru je řídící prvek připojen sériově s břemenem, odkazuje se na něj jako na "sériový napěťový stabilizátor."

U sériového napěťového stabilizátoru je řídící prvek odpovědný za regulaci části vstupního napětí, která dosáhne výstupního konce, působí jako střední regulační komponenta mezi neřízeným vstupním napětím a výstupním napětím. Podobně jako u paralelních stabilizátorů, část výstupního signálu zde je také zpětně vedena k porovnávacímu obvodu prostřednictvím vzorkovacího obvodu, kde porovnávací obvod porovnává referenční vstupní signál se signálem zpětné vazby.

Následně je vygenerován řídící signál na základě výsledku výstupu porovnávacího obvodu a předán řídícímu prvku, který poté upravuje napětí břemene podle potřeby.

Klíčové rozdíly mezi paralelními a sériovými napěťovými stabilizátory

• Zapojení řídícího prvku: Hlavní rozdíl spočívá v umístění řídícího prvku: u paralelních stabilizátorů je připojen paralelně s břemenem; u sériových stabilizátorů je připojen sériově s břemenem.

• Charakteristiky proudu: U paralelních stabilizátorů prochází pouze část celkového proudu řídícím prvkem, aby bylo udrženo stabilní DC výstup. Naopak, sériové stabilizátory umožňují, aby celý proud břemene procházel řídícím prvkem.

• Regulační výkon: Sériové napěťové stabilizátory poskytují lepší regulační přesnost v porovnání s paralelními napěťovými stabilizátory.

• Mechanismus kompenzace: Aby bylo napětí břemene udrženo konstantní, paralelní stabilizátory upravují proud procházející řídícím prvkem. Sériové stabilizátory naopak mění napětí na řídícím prvku, aby kompenzovaly fluktuace výstupního napětí.

• Efektivita: Efektivita paralelních stabilizátorů závisí na proudu břemene, což je nedostatečné pro proměnné podmínky břemene. Sériové stabilizátory naopak mají efektivitu, která závisí na výstupním napětí.

• Složitost návrhu: Paralelní napěťové stabilizátory jsou jednodušší navrhnout než sériové napěťové stabilizátory.

• Rozsah napěťového chodu: Paralelní stabilizátory jsou omezeny na pevné napětí, zatímco sériové stabilizátory jsou vhodné jak pro pevné, tak pro proměnné napěťové aplikace.

• Parametry řídícího prvku: V paralelních konfiguracích je řídící prvek komponentou s nízkým proudem a vysokým napětím (protože pouze část proudu břemene je odváděna přes něj). V sériových konfiguracích je řídící prvek komponentou s nízkým napětím a vysokým proudem (protože celý proud břemene prochází přes něj).

Závěr

V závěru lze říci, že jak paralelní, tak sériové napěťové stabilizátory slouží k základnímu účelu regulace napětí, ale umístění řídícího prvku v jejich obvodech vede k odlišným operačním mechanismům. Jejich rozdíly v zapojení, zpracování proudu, regulačním výkonu a aplikacích je činí vhodnými pro specifické použití, jak je popsáno v předchozí analýze.