Pagkakaiba ng Shunt at Series Voltage Regulator

Ang mga linear voltage regulators ay pangunahing nakaklasipiko sa dalawang uri: shunt voltage regulators at series voltage regulators. Ang pangunahing pagkakaiba nito ay nasa koneksyon ng kontrol na elemento: sa isang shunt voltage regulator, ang kontrol na elemento ay nakakonekta sa parallel sa load; sa kabilang banda, sa isang series voltage regulator, ang kontrol na elemento ay nakakonekta sa series sa load. Ang dalawang uri ng mga circuit ng voltage regulator na ito ay gumagana sa iba't ibang prinsipyo at kaya may sarili nilang mga pakinabang at di-pakinabang, na siya nating ipaglalaban sa artikulong ito.

Ano ang Voltage Regulator?

Ang voltage regulator ay isang aparato na panatilihin ang output voltage sa isang constant na halaga maliban sa mga pagbabago sa load current o input voltage. Ito ay isang mahalagang komponente sa electrical at electronic circuits, dahil ito ay sigurado na ang DC output voltage ay mananatiling sa isang tinukoy na range, hindi maapektuhan ng mga pagbabago sa input voltage o load current.

Sa esensya, ang unregulated DC supply voltage ay inililipat sa isang regulated DC output voltage, kung saan ang output voltage ay hindi nagpapakita ng malaking pagbabago. Dapat tandaan na ang kontrol na elemento ay ang core component ng circuit, at ang lugar nito ay magkaiba sa dalawang uri ng mga regulators.

Pagsasalarawan ng Shunt Voltage Regulator

Ang larawan sa ibaba ay nagpapakita ng shunt voltage regulator:

Tulad ng makikitang sa itaas na larawan, ang kontrol na elemento ay nakakonekta sa parallel sa load—kaya ang pangalan "shunt voltage regulator."

Sa setup na ito, ang unregulated input voltage ay nagbibigay ng current sa load, habang bahagi ng current ay umuusbong sa pamamagitan ng kontrol na elemento (na nasa isang branch na parallel sa load). Ang distribusyon na ito ay tumutulong na mapanatili ang stable na voltage sa load. Kapag ang load voltage ay nagbabago, ang isang sampling circuit ay nagpapadala ng feedback signal sa comparator. Ang comparator ay pagkatapos ay kinokompara ang feedback signal na ito sa isang reference input; ang resulta ng pagkakaiba-iba ay nagpapasiyang kung gaano karaming current ang dapat lumampas sa kontrol na elemento upang panatilihin ang load voltage na constant.

Pagsasalarawan ng Series Voltage Regulator

Ang sumusunod na larawan ay kumakatawan sa isang series voltage regulator:

Sa uri ng voltage regulator na ito, ang kontrol na elemento ay nakakonekta sa series sa load, kaya ang pangalan "series voltage regulator."

Sa isang series voltage regulator, ang kontrol na elemento ay responsable sa pagregulate ng bahagi ng input voltage na abot sa output end, gumagana bilang isang intermediate regulating component sa pagitan ng unregulated input voltage at output voltage. Tulad ng sa shunt regulators, bahagi ng output signal dito ay din na binabalik sa comparator sa pamamagitan ng isang sampling circuit, kung saan ang comparator ay nagkokompara ng reference input signal sa feedback signal.

Pagkatapos, ang isang kontrol na signal ay ginagawa batay sa output result ng comparator at ipinapadala sa kontrol na elemento, kung saan ito ay pagkatapos ay nagreregulate ng load voltage nang angkop.

Pangunahing Pagkakaiba ng Shunt at Series Voltage Regulators

• Koneksyon ng Kontrol na Elemento: Ang pangunahing pagkakaiba ay nasa lokasyon ng kontrol na elemento: sa shunt regulators, ito ay nakakonekta sa parallel sa load; sa series regulators, ito ay nakakonekta sa series sa load.

• Mga Katangian ng Pag-uusbong ng Current: Sa shunt regulators, lamang bahagi ng kabuuang current ang umuusbong sa pamamagitan ng kontrol na elemento upang mapanatili ang stable na DC output. Sa kabilang banda, ang series regulators ay pumapayag sa buong load current na lumampas sa pamamagitan ng kontrol na elemento.

• Regulation Performance: Ang series voltage regulators ay nagbibigay ng mas mahusay na regulation accuracy kumpara sa shunt voltage regulators.

• Mechanism ng Compensation: Upang panatilihin ang load voltage na constant, ang shunt regulators ay nag-aadjust ng current sa pamamagitan ng kontrol na elemento. Sa kabilang banda, ang series regulators ay nagbabago ng voltage sa pamamagitan ng kontrol na elemento upang makompensahan ang mga pagbabago sa output voltage.

• Dependence ng Efficiency: Ang efficiency ng shunt regulators ay depende sa load current, kaya sila ay hindi angkop para sa mga kondisyon ng nagbabagong load. Sa kabilang banda, ang series regulators ay may efficiency na umaasa sa output voltage.

• Complexity ng Design: Ang shunt voltage regulators ay mas simple na idesign kaysa sa series voltage regulators.

• Voltage Operation Range: Ang shunt regulators ay limitado sa fixed-voltage operations, habang ang series regulators ay angkop para sa parehong fixed at variable voltage applications.

• Ratings ng Kontrol na Elemento: Sa shunt configurations, ang kontrol na elemento ay isang low-current, high-voltage component (dahil lamang bahagi ng load current ang inidirect sa pamamagitan nito). Sa series configurations, ang kontrol na elemento ay isang low-voltage, high-current component (bilang ang buong load current ang lumampas sa pamamagitan nito).

Kasimpulan

Sa kabuoan, parehong ang shunt at series voltage regulators ay naglilingkod sa core purpose ng voltage regulation, ngunit ang lokasyon ng kontrol na elemento sa kanilang respective circuits ay nagresulta sa distinct operational mechanisms. Ang kanilang mga pagkakaiba sa koneksyon, current handling, regulation performance, at application scenarios ay naggagawad sa bawat isa ng specific use cases, tulad ng detalyadong pinag-usapan sa nakaraang analisis.