Διαφορά Μεταξύ Ρυθμιστή Τάσης Παράλληλης και Σειριακής Σύνδεσης

Οι γραμμικοί ρυθμιστές τάσης κατατάσσονται κυρίως σε δύο τύπους: παράλληλους ρυθμιστές τάσης (shunt) και σειριακούς ρυθμιστές τάσης (series). Η βασική διαφορά μεταξύ αυτών είναι η σύνδεση του στοιχείου ελέγχου: στον παράλληλο ρυθμιστή τάσης, το στοιχείο ελέγχου είναι συνδεδεμένο παράλληλα με το φορτίο· αντίθετα, στον σειριακό ρυθμιστή τάσης, το στοιχείο ελέγχου είναι συνδεδεμένο σε σειρά με το φορτίο. Αυτά τα δύο είδη κυκλωμάτων ρυθμιστών τάσης λειτουργούν με διαφορετικές αρχές και, ως εκ τούτου, έχουν τις δικές τους πλεονεκτικές και μειονεκτικές πλευρές, οι οποίες θα αναπτυχθούν σε αυτό το άρθρο.

Τι είναι ο ρυθμιστής τάσης;

Ο ρυθμιστής τάσης είναι ένα συστατικό που διατηρεί την εξόδια τάση σε σταθερή τιμή, παρά τις αλλαγές στην τροφοδοσία του φορτίου ή την εισόδια τάση. Είναι ένα βασικό συστατικό σε ηλεκτρικά και ηλεκτρονικά κύκλωμα, καθώς εξασφαλίζει ότι η DC εξόδια τάση παραμένει εντός μιας καθορισμένης περιοχής, ανεξάρτητα από τις διακυμάνσεις της εισόδιας τάσης ή της τροφοδοσίας του φορτίου.

Εντούτοις, μια μη ρυθμισμένη DC εισόδια τάση μετατρέπεται σε ρυθμισμένη DC εξόδια τάση, όπου η εξόδια τάση δεν παρουσιάζει σημαντικές διακυμάνσεις. Πρέπει να σημειωθεί ότι το στοιχείο ελέγχου είναι το κύριο συστατικό του κυκλώματος, και η θέση του διαφέρει μεταξύ των δύο τύπων ρυθμιστών.

Ορισμός του παράλληλου ρυθμιστή τάσης

Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται ο παράλληλος ρυθμιστής τάσης:

Όπως φαίνεται από το παραπάνω σχήμα, το στοιχείο ελέγχου είναι συνδεδεμένο παράλληλα με το φορτίο - επομένως ο όρος "παράλληλος ρυθμιστής τάσης."

Σε αυτό το σύστημα, η μη ρυθμισμένη εισόδια τάση παρέχει ρεύμα στο φορτίο, ενώ μέρος του ρεύματος ρέει μέσω του στοιχείου ελέγχου (το οποίο είναι σε μια παράλληλη σειρά με το φορτίο). Αυτή η κατανομή βοηθά στη διατήρηση μιας σταθερής τάσης στο φορτίο. Όταν η τάση του φορτίου διακυμανθεί, ένα δείγματος κύκλωμα στέλνει ένα σήμα ανατροφοδότησης στο συγκριτή. Ο συγκριτής στη συνέχεια συγκρίνει αυτό το σήμα ανατροφοδότησης με ένα αναφορικό εισόδιο· η αποτελεσματική διαφορά καθορίζει πόσο ρεύμα πρέπει να ρέει μέσω του στοιχείου ελέγχου για να διατηρηθεί η τάση του φορτίου σταθερή.

Ορισμός του σειριακού ρυθμιστή τάσης

Το παρακάτω σχήμα αντιπροσωπεύει έναν σειριακό ρυθμιστή τάσης:

Σε αυτόν τον τύπο ρυθμιστή τάσης, το στοιχείο ελέγχου είναι συνδεδεμένο σε σειρά με το φορτίο, επομένως ο όρος "σειριακός ρυθμιστής τάσης."

Σε έναν σειριακό ρυθμιστή τάσης, το στοιχείο ελέγχου είναι υπεύθυνο για τον ρυθμισμό της ποσότητας της εισόδιας τάσης που φθάνει στο τέλος εξόδου, δραστηριοποιώντας ως μεσαίο ρυθμιστικό συστατικό μεταξύ της μη ρυθμισμένης εισόδιας τάσης και της εξόδιας τάσης. Σαν στους παράλληλους ρυθμιστές, μέρος του εξόδιου σήματος εδώ επίσης επιστρέφεται στον συγκριτή μέσω ενός δείγματος κύκλωμα, όπου ο συγκριτής συγκρίνει το αναφορικό εισόδιο σήμα με το σήμα ανατροφοδότησης.

Στη συνέχεια, παράγεται ένα σήμα ελέγχου με βάση το αποτέλεσμα της εξόδου του συγκριτή και μεταδίδεται στο στοιχείο ελέγχου, το οποίο τότε ρυθμίζει την τάση του φορτίου ανάλογα.

Βασικές Διαφορές Μεταξύ Παράλληλων και Σειριακών Ρυθμιστών Τάσης

• Σύνδεση του Στοιχείου Ελέγχου: Η κύρια διάκριση βρίσκεται στη θέση του στοιχείου ελέγχου: στους παράλληλους ρυθμιστές, είναι συνδεδεμένο παράλληλα με το φορτίο· στους σειριακούς ρυθμιστές, είναι συνδεδεμένο σε σειρά με το φορτίο.

• Χαρακτηριστικά Ροής Ρεύματος: Στους παράλληλους ρυθμιστές, μόνο ένα μέρος του συνολικού ρεύματος ρέει μέσω του στοιχείου ελέγχου για να διατηρηθεί μια σταθερή DC εξόδια τάση. Αντίθετα, οι σειριακοί ρυθμιστές επιτρέπουν στο σύνολο του ρεύματος του φορτίου να περάσει μέσω του στοιχείου ελέγχου.

• Απόδοση Ρύθμισης: Οι σειριακοί ρυθμιστές τάσης παρέχουν καλύτερη ακρίβεια ρύθμισης σε σύγκριση με τους παράλληλους ρυθμιστές τάσης.

• Μηχανισμός Αντιστάθμισης: Για να διατηρηθεί η τάση του φορτίου σταθερή, οι παράλληλοι ρυθμιστές προσαρμόζουν το ρεύμα μέσω του στοιχείου ελέγχου. Οι σειριακοί ρυθμιστές, αντίθετα, τροποποιούν την τάση μέσω του στοιχείου ελέγχου για να αντισταθμίσουν τις διακυμάνσεις της εξόδιας τάσης.

• Εξάρτηση Απόδοσης: Η απόδοση των παράλληλων ρυθμιστών εξαρτάται από το ρεύμα του φορτίου, κάνοντάς τους άνευχους για μεταβαλλόμενες συνθήκες φορτίου. Οι σειριακοί ρυθμιστές, αντίθετα, έχουν απόδοση που εξαρτάται από την εξόδια τάση.

• Πολυπλοκότητα Σχεδίασης: Οι παράλληλοι ρυθμιστές τάσης είναι απλούστεροι στη σχεδίαση σε σύγκριση με τους σειριακούς ρυθμιστές τάσης.

• Εύρος Λειτουργίας Τάσης: Οι παράλληλοι ρυθμιστές περιορίζονται σε λειτουργίες σταθερής τάσης, ενώ οι σειριακοί ρυθμιστές είναι κατάλληλοι για εφαρμογές και σταθερής και μεταβαλλόμενης τάσης.

• Χαρακτηριστικά Στοιχείου Ελέγχου: Σε παράλληλες διατάξεις, το στοιχείο ελέγχου είναι ένα συστατικό χαμηλού ρεύματος, υψηλής τάσης (αφού μόνο ένα μέρος του ρεύματος του φορτίου διατρέχει μέσα του). Σε σειριακές διατάξεις, το στοιχείο ελέγχου είναι ένα συστατικό χαμηλής τάσης, υψηλού ρεύματος (αφού το σύνολο του ρεύματος του φορτίου διατρέχει μέσα του).

Συμπέρασμα

Συνοψίζοντας, και οι παράλληλοι και οι σειριακοί ρυθμιστές τάσης υπηρετούν το βασικό σκοπό της ρύθμισης τάσης, αλλά η θέση του στοιχείου ελέγχου στα αντίστοιχα κυκλώματα αποδίδει διαφορετικούς μηχανισμούς λειτουργίας. Οι διαφορές τους στη σύνδεση, την χειρισμό του ρεύματος, την απόδοση ρύθμισης και τις εφαρμογές τους καθιστούν καθένα κατάλληλο για συγκεκριμένες εφαρμογές, όπως αναλύθηκε στην προηγούμενη ανάλυση.