Párhuzamos és soros feszültségstabilizátor közötti különbség

A lineáris feszültség-stabilizátorok két fő típusba oszthatók: párhuzamos (shunt) feszültség-stabilizátorok és soros feszültség-stabilizátorok. Az őket megkülönböztető kulcsfontosságú elem az irányító elem kapcsolódásának módja: a párhuzamos feszültség-stabilizátor esetén az irányító elem párhuzamosan van kötve a terheléshez; ellentétben ezzel, a soros feszültség-stabilizátor esetén az irányító elem sorban van a terheléssel. Ezek a két típusú feszültség-stabilizátor áramkör különböző elveken működik, így rendelkeznek saját előnyökkel és hátrányokkal, amelyeket ebben a cikkben részletezünk.

Mi az a feszültség-stabilizátor?

A feszültség-stabilizátor olyan eszköz, amely állandón tartja a kimeneti feszültséget, függetlenül a terhelési áram vagy a bemeneti feszültség változásaitól. Ez egy alapvető összetevő az elektromos és elektronikus áramkörökben, mivel biztosítja, hogy a DC kimeneti feszültség a meghatározott tartományon belül maradjon, nem érintve a bemeneti feszültség vagy a terhelési áram ingadozásait.

Lényegében, egy szabályozatlan DC bemeneti feszültséget átalakítunk egy szabályozott DC kimeneti feszültséggé, ahol a kimeneti feszültség jelentős ingadozások nélküli. Jelzem, hogy az irányító elem az áramkör központi összetevője, és helyezése különbözik a két típusú stabilizátor között.

A párhuzamos (shunt) feszültség-stabilizátor definíciója

Az alábbi ábrán látható a párhuzamos (shunt) feszültség-stabilizátor:

Ahogy az az ábráról is látszik, az irányító elem párhuzamosan van kötve a terheléssel - ezért nevezik "párhuzamos (shunt) feszültség-stabilizátornak."

Ebben a beállításban a szabályozatlan bemeneti feszültség áramot ad a terheléshez, míg a teljes áram egy része áramlik az irányító elemen (ami párhuzamosan van a terheléssel). Ez a felosztás segít egy állandó feszültség fenntartásában a terhelésen. Amikor a terhelési feszültség ingadozik, mintavételező áramkör visszajelzést küld a hasonlítóhoz. A hasonlító aztán ezt a visszajelzést hasonlítja a referenciabemenettel; a különbség meghatározza, hogy mennyi áram kell, hogy áramoljon az irányító elemen, hogy állandó maradjon a terhelési feszültség.

A soros feszültség-stabilizátor definíciója

Az alábbi ábra bemutatja a soros feszültség-stabilizátort:

Ezen típusú feszültség-stabilizátorban az irányító elem sorban van a terheléssel, ezért nevezik "soros feszültség-stabilizátornak."

A soros feszültség-stabilizátorban az irányító elem felelős a bemeneti feszültség olyan részének szabályozásáért, ami elérkezik a kimeneti végére, tevékenykedve mint egy köztes szabályozó összetevő a szabályozatlan bemeneti feszültség és a kimeneti feszültség között. Hasonlóan a párhuzamos stabilizátorokhoz, itt is egy rész a kimeneti jelet visszavezeti a hasonlítóhoz mintavételező áramkörön keresztül, ahol a hasonlító a referenciabemeneti jelet hasonlítja a visszajelzési jelekkel.

Később, a hasonlító kimeneti eredménye alapján generálódik egy irányító jel, amit az irányító elemnek továbbítanak, amely akkor szabályozza a terhelési feszültséget.

A párhuzamos (shunt) és soros feszültség-stabilizátorok közti fő különbségek

• Az irányító elem kapcsolódása: A legfőbb különbség az irányító elem helyzetében van: a párhuzamos (shunt) stabilizátoroknál párhuzamosan van a terheléssel, a soros stabilizátoroknál sorban van a terheléssel.

• Az áramfolyás jellemzői: A párhuzamos (shunt) stabilizátoroknál csak az áram egy része áramlik az irányító elemen, hogy állandó DC kimeneti feszültséget tartsanak. Szemben ezzel, a soros stabilizátoroknál az egész terhelési áram áramlik az irányító elemen.

• Szabályozási teljesítmény: A soros feszültség-stabilizátorok jobb szabályozási pontosságot biztosítanak, mint a párhuzamos (shunt) feszültség-stabilizátorok.

• Kiegyenlítő mechanizmus: A terhelési feszültség állandóságának fenntartásához a párhuzamos (shunt) stabilizátorok az irányító elemen áramló áramot állítják be. A soros stabilizátorok viszont a irányító elemen lévő feszültséget módosítják a kimeneti feszültség ingadozásainak kompenzációjára.

• Hatékonyság függése: A párhuzamos (shunt) stabilizátorok hatékonysága a terhelési áramtól függ, emiatt nem alkalmasak változó terhelési feltételekhez. A soros stabilizátorok hatékonysága a kimeneti feszültségtől függ.

• Tervezési összetettség: A párhuzamos (shunt) feszültség-stabilizátorok egyszerűbbek a tervezésben, mint a soros feszültség-stabilizátorok.

• Feszültség-operációs tartomány: A párhuzamos (shunt) stabilizátorok korlátozottak rögzített feszültségű működésre, míg a soros stabilizátorok alkalmasak mind rögzített, mind változó feszültségű alkalmazásokra.

• Az irányító elem jellemzői: A párhuzamos (shunt) konfigurációban az irányító elem alacsony-áram, magas-feszültségű komponens (mivel csak a terhelési áram egy része halad rajta át). A soros konfigurációban az irányító elem alacsony-feszültségű, magas-áramú komponens (mivel az egész terhelési áram áramlik rajta).

Összefoglalás

Összességében, mind a párhuzamos (shunt), mind a soros feszültség-stabilizátorok a feszültség-szabályozás alapvető célját szolgálják, de az irányító elem helyzete a különböző áramkörökben eredményez különböző működési mechanizmusokat. Kapcsolódásuk, áramkezelésük, szabályozási teljesítményük és alkalmazási forgatókönyvük különbözősége miatt mindegyik specifikus használati esetekre alkalmas, ahogyan az előző elemzésben is részletesen bemutatottuk.