Razlika med šuntovim in serijnim reguliralcem napetosti

Linearni regulatorji napetosti se glavno delijo na dva tipa: shunt (strmi) regulatorji napetosti in serije (serijski) regulatorji napetosti. Ključna razlika med njima je v povezavi kontrolovnega elementa: pri shunt regulatorju napetosti je kontrolni element povezan vzporedno z obremenitvijo; na splošno pa pri serijskem regulatorju napetosti je kontrolni element povezan zaporedno z obremenitvijo. Ti dva tipa regulatorjev napetosti delujejo po različnih principih in tako imata svoje prednosti in slabosti, ki jih bomo obravnavali v tem članku.

Kaj je regulator napetosti?

Regulator napetosti je naprava, ki ohranja izhodno napetost na konstantni vrednosti, ne glede na variacije tokov obremenitve ali vhodne napetosti. To je ključni sestavni del električnih in elektronskih vezij, saj zagotavlja, da izhodna napetost nihanja ostane znotraj določenega obsega, neprizadeta z nihanji vhodne napetosti ali toka obremenitve.

V bistvu se nepregledana DC napetost pretvori v pregledano DC izhodno napetost, kjer izhodna napetost ne kaže značilnih variacij. Treba je opozoriti, da je kontrolni element ključni sestavni del vezije, in njegova postavitev se razlikuje med dvema vrstama regulatorjev.

Definicija shunt regulatorja napetosti

Spodnja slika prikazuje shunt regulator napetosti:

Kot je očitno iz zgornje slike, je kontrolni element povezan vzporedno z obremenitvijo - zato tudi ime "shunt regulator napetosti."

V tej postavitvi nepregledana vhodna napetost oskrbuje tok za obremenitev, medtem ko del toka teče skozi kontrolni element (ki je v vejici vzporedni z obremenitvijo). Ta distribucija pomaga ohranjati stabilno napetost preko obremenitve. Ko nihajo napetosti obremenitve, posreduje vzorčevalna vez upravičevalec. Upravičevalnik nato primerja ta povratni signal z referenčnim vhodom; rezultirajoča razlika določa, koliko toka mora teči skozi kontrolni element, da bi ohranil konstantno napetost obremenitve.

Definicija serijskega regulatorja napetosti

Spodnja slika prikazuje serijski regulator napetosti:

V tem tipu regulatorja napetosti je kontrolni element povezan zaporedno z obremenitvijo, zato tudi ime "serijski regulator napetosti."

Pri serijskem regulatorju napetosti je kontrolni element odgovoren za reguliranje deleža vhodne napetosti, ki doseže izhodno stran, deluje kot međuspremenljiv reguleren sestavni del med nepregledano vhodno napetostjo in izhodno napetostjo. Podobno kot pri shunt regulatorjih, se tudi tu del izhodnega signala povrnese upravičevalcu preko vzorčevalne veze, kjer upravičevalnik primerja referenčni vhodni signal z povratnim signalom.

Nato se na podlagi izhodnega rezultata upravičevalca generira kontrolni signal in prenese na kontrolni element, ki nato ustrezno regulira napetost obremenitve.

Ključne razlike med shunt in serijskimi regulatorji napetosti

• Povezava kontrolnega elementa: Osnovna razlika je v postavitvi kontrolnega elementa: pri shunt regulatorjih je povezan vzporedno z obremenitvijo; pri serijskih regulatorjih je povezan zaporedno z obremenitvijo.

• Značilnosti pretoka toka: Pri shunt regulatorjih teče le del celotnega toka skozi kontrolni element, da bi se ohranila stabilna DC izhodna napetost. Na splošno pa pri serijskih regulatorjih dovoljujejo, da celotni tok obremenitve teče skozi kontrolni element.

• Učinkovitost reguliranja: Serijski regulatorji napetosti zagotavljajo boljšo natančnost reguliranja v primerjavi s shunt regulatorji napetosti.

• Mehanizem kompenzacije: Za ohranjanje konstantne napetosti obremenitve shunt regulatorji prilagajajo tok skozi kontrolni element. Serijski regulatorji pa spremembijo napetost preko kontrolnega elementa, da kompenzirajo nihanja izhodne napetosti.

• Odvisnost učinkovitosti: Učinkovitost shunt regulatorjev je odvisna od toka obremenitve, kar jih nesprimerno za spreminjajoče se pogoje obremenitve. Serijski regulatorji pa imajo učinkovitost, ki je odvisna od izhodne napetosti.

• Kompleksnost dizajna: Shunt regulatorji napetosti so lažje izdelati kot serijski regulatorji napetosti.

• Obseg operativnih napetosti: Shunt regulatorji so omejeni na operacije fiksne napetosti, medtem ko serijski regulatorji so primerni za aplikacije fiksnih in spremenljivih napetosti.

• Oznake kontrolnega elementa: V shunt konfiguracijah je kontrolni element nizek-tok, visoka-napetostni element (saj le del toka obremenitve teče skozi njega). V serijskih konfiguracijah je kontrolni element nizek-napetostni, visok-tokovni element (saj celet tok obremenitve teče skozi njega).

Zaključek

V skladu s tem služita oba, shunt in serijski regulatorji napetosti, osnovnemu namenu reguliranja napetosti, vendar postavitev kontrolnega elementa v njunih vezjah povzroča različne operacijske mehanizme. Njihove razlike v povezavi, ravnanju z tokom, učinkovitosti reguliranja in uporabniških scenarijih jih čine primernimi za specifične uporabne primere, kot je podrobno opisano v prejšnjem analizi.