Forskellen mellem Shunt og Series Spændingsregulator

Lineære spændingsregulatører er hovedsageligt inddelede i to typer: shunt-spændingsregulatører og serie-spændingsregulatører. Den væsentlige forskel mellem dem ligger i forbindelsen af styringselementet: i en shunt-spændingsregulatør er styringselementet forbundet parallel med lasten; i modsætning hermed er styringselementet i en serie-spændingsregulatør forbundet i serie med lasten. Disse to typer spændingsregulatørcirkuit opererer på forskellige principper og har derfor hver deres fordele og ulemper, som vil blive diskuteret i denne artikel.

Hvad er en Spændingsregulatør?

En spændingsregulatør er et enhed, der opretholder udgangsspændingen ved en konstant værdi, uanset variationer i laststrøm eller indgangsspænding. Det er en vigtig komponent i elektriske og elektroniske kredsløb, da det sikrer, at den DC-udgangsspænding forbliver inden for en specificeret rækkevidde, uafhængigt af svælger i indgangsspænding eller laststrøm.

Essentielt set bliver en ureguleret DC-forsyningsspænding konverteret til en reguleret DC-udgangsspænding, hvor udgangsspændingen ikke viser betydelige variationer. Det bør bemærkes, at styringselementet er det centrale komponent i kredsløbet, og dets placering varierer mellem de to typer regulatører.

Definition af Shunt-Spændingsregulatør

Figuren nedenfor viser shunt-spændingsregulatøren:

Som ses i figuren ovenfor, er styringselementet forbundet parallel med lasten – derfor navnet "shunt-spændingsregulatør."

I denne opsætning leverer den uregulerede indgangsspænding strøm til lasten, mens en del af strømmen går gennem styringselementet (som er i en gren parallel med lasten). Denne fordeling hjælper med at opretholde en stabil spænding over lasten. Når lastspændingen svælger, sender en prøvetagningskreds et feedbacksignal til sammenligningsenheden. Sammenligningsenheden sammenligner derefter dette feedbacksignal med en referenceindgang; den resulterende forskel bestemmer, hvor meget strøm der skal gå gennem styringselementet for at holde lastspændingen konstant.

Definition af Serie-Spændingsregulatør

Den nedenstående figur repræsenterer en serie-spændingsregulatør:

I denne type spændingsregulatør er styringselementet forbundet i serie med lasten, derfor navnet "serie-spændingsregulatør."

I en serie-spændingsregulatør er styringselementet ansvarlig for at regulere den del af indgangsspændingen, der når udgangsenden, og fungerer som en mellemliggende reguleringskomponent mellem den uregulerede indgangsspænding og udgangsspændingen. Ligesom ved shunt-regulatører sendes også her en del af udgangssignalet tilbage til sammenligningsenheden gennem en prøvetagningskreds, hvor sammenligningsenheden sammenligner referencens indgangssignal med feedbacksignalet.

Derefter genereres et styringssignal baseret på sammenligningsenhedens udgangsresultat og transmitteres til styringselementet, som derefter regulerer lastspændingen i overensstemmelse hermed.

Væsentlige Forskel mellem Shunt- og Serie-Spændingsregulatører

• Forbindelse af Styringselementet：Den primære forskel ligger i placeringen af styringselementet: i shunt-regulatører er det forbundet parallel med lasten; i serie-regulatører er det forbundet i serie med lasten.

• Strømføringsegenskaber：I shunt-regulatører går kun en brøkdel af den totale strøm gennem styringselementet for at opretholde en stabil DC-udgang. I modsætning hermed tillader serie-regulatører, at hele laststrømmen passerer gennem styringselementet.

• Reguleringsegenskaber：Serie-spændingsregulatører giver bedre reguleringstøjagtighed sammenlignet med shunt-spændingsregulatører.

• Kompensationmekanisme：For at opretholde lastspændingen konstant, justerer shunt-regulatører strømmen gennem styringselementet. Serie-regulatører ændrer imidlertid spændingen over styringselementet for at kompensere for udgangsspændningssvælgninger.

• Effektivitetsafhængighed：Effektiviteten af shunt-regulatører afhænger af laststrømmen, hvilket gør dem upassende til variabel last. Serie-regulatører har effektivitet, der afhænger af udgangsspændingen.

• Designkompleksitet：Shunt-spændingsregulatører er enklere at designe end serie-spændingsregulatører.

• Spændingsopereringsrækkevidde：Shunt-regulatører er begrænset til fast-spændingsoperationer, mens serie-regulatører er egnet til både faste og variable spændningsapplikationer.

• Styringselementets specifikationer：I shunt-konfigurationer er styringselementet et lavstrøm, højspændingskomponent (da kun en brøkdel af laststrømmen dirigeres gennem det). I serie-konfigurationer er styringselementet et lavspændings, højestrømskomponent (da hele laststrømmen passerer gennem det).

Konklusion

Samlet set tjener både shunt- og serie-spændingsregulatører det kerneformål med spændingsregulering, men placeringen af styringselementet i deres respektive kredsløb resulterer i distinkte driftsmekanismer. Deres forskelle i forbindelse, strømhåndtering, reguleringsegenskaber og anvendelsesscenarier gør hver især passende til specifikke anvendelsesområder, som detaljeret i den foregående analyse.