Linear Regulyatorlar, Switching Regulyatorlar və Seriya Regulyatorlar Arasındakı Fərqlər

1.Doğrusal Regülatörler və Sıçrayan Regülatörler

Doğrusal regülatör üçün giriş voltajının çıxış voltajından daha yüksək olması tələb olunur. O, giriş və çıxış voltajları arasındakı fərqi - məsələn, düşmə voltajı - daxili regulyasiya elementinin (məsələn, tranzistorun) impedansını dəyişdirməklə idarə edir.

Doğrusal regülatörü, xüsusi bir “voltaj idarəetmə eksperti” kimi düşünün. İstifadə ediləcək voltajın çox olduğu zaman, o, istənilən çıxış səviyyəsinin üstündəki hissəni “kəsməklə” nəticəsi alır, bu da çıxış voltajının sabit qalmasını təmin edir. “Kəsilən” artıq voltaj sonunda istilik kimi dissipasiya olunur, bu da sabit bir çıxış saxlayır.

Səbrəngi konfiqurasiya baxımından, tipik ardıcıllıq doğrusal regülatörü, səhv amplitudlu amplifikator, referens voltaj manasızı və keçid tranzistorunu istifadə edərək, real vaxtında çıxış voltajını müştərilik izləyən və düzəldən bağlanmış geri qaytarma sistemi yaratır.

Doğrusal regülatörler əsasən üç terminalli regülatör və LDO (Low Dropout) regülatörlerini əhatə edir. İlk, nisbətən böyük giriş-çıxış voltaj fərqini (adi dəyər ≥2 V) tələb edən klassik arxitekturu istifadə edir, bu da effektivliyini azaldır və orta-qədər yüksək gücü olan tətbiqlər üçün uyğundur. Müqayisədə, LDO regülatörleri minimal düşmə voltajı (ən azı 0.1 V) üçün optimallaşdırılmışdır, bu da onları, məsələn, pillərlə işləyən cihazlarda, giriş və çıxış voltajlarının yaxın olduğu hallarda ideal edir, lakin istilik dizaynına diqqət yetirilməlidir.

Şəkil 1, doğrusal və sıçrayan regülatörlerin işləmə prinsiplərini göstərir.

Bölmə regülatörleri isə enerji transferinin dolgu dairəsini tənzimləmək üçün güclü anahtarların (məsələn, MOSFET-lərin) əlaqəsizləşmə və qapanma vaxtlarını idarə edirlər. Sonra, indüktorlar və kondensorlar vasitəsiylə enerjinin saxlanması və filtrlənməsi ilə, giriş voltajı sabit orta çıxış voltaja çevrilir.

Onların əsas özəlliyi "qəribə üslublu" tənzimləmədir: giriş voltajı yüksək tezlikdə kəsilir və çıxışa göndərilən enerji anahtar dolgu dairəsinin tənzimlənməsi ilə idarə edilir. Bu üsul, doğrusal regülatörlərə nisbətən ancaq çox daha yüksək effektivlik əldə edir.

Ümumi bölmə regülatör topologiyaları Buck (aşağı), Boost (yuxarı) və başqalarını əhatə edir, geniş giriş voltaj diapazonlarını dəstəkləyir və bu da onları yüksək güc tətbiqləri və ya giriş voltajında böyük dalgalanmaların olması ehtimalı olan mühitlər üçün yaxşı seçim edir.

Şəkil 2, doğrusal və sıçrayan regülatörler arasında müqayisə edir. Xüsusi tələblərinə uyğun olaraq uyğun növü seçə bilərsiniz: kiçik səs və şəbəkə sadəliyi prioritet olduğunda doğrusal regülatörü seçin; yüksək effektivlik və yüksək güc təminatı tələb edildiyində isə bölmə regülatörüni seçin.

2.Seriya qüvvət dərəcəsi nizamlayıcıları

Seriya qüvvət dərəcəsi nizamlayıcı enerji mənbəsi və yük arasında yerləşir və təqribi “qüvvət dərəcəsi nizamlama qoruyucusu” kimi funksiyon görür. İşləmə prinsipi, daxil gələn qüvvətin və ya çıxış cərəyanının dəyişikliklərinə cavab verərək dəyişən rezistorun direksiyasını dinamik olaraq tənzimləyərək, çıxış qüvvət dərəcəsini sabit, öncədən təyin edilmiş dəyərə saxlamaqla əlaqədar olur.

Cari elektron texnologiyada, seriya nizamlayıcı IC-ləri, tradisiya ilə istifadə olunan dəyişən rezistordan daha çox aktiv cihazları - MOSFET və bipolar bağlantı transistors (BJT) - inandırıcı şəkildə istifadə edərək, nizamlayıcının performansı və etibarlılığını nəticələrlə yüksəltirlər.

Seriya qüvvət dərəcəsi nizamlayıcının elektrik şəbəkə konfiqurasiyası dəqiq və yaxşı strukturlaşdırılmışdır və əsasən aşağıdakı dörd əsas komponentdən ibarətdir:

● Çıxış Transistoru: Nizamlayıcının daxil gələn və çıxış şəbəkələri arasında seriyada bağlıdır və bu, yuxarıda olan enerji mənbəsi və aşağıda olan yük arasında köprü kimi funksiyon görür. Daxil gələn qüvvət və ya çıxış cərəyanında dalgalanmalar baş verdiqda, xəta amplitifikatorundan gələn işarə transistorda (MOSFET üçün qapalı qüvvət, BJT üçün bazal cərəyan) dəqiqliklə idarə olunur.

● Referens Qüvvət Mənbəsi: Xəta amplitifikatorunun sabit referens kimi funksiyon görən, referens qüvvət mənbəsi böyük bir rol oynayır. Xəta amplitifikatoru bu sabit referense əsasən, çıxış transistorunun qapalı qüvvət və ya bazal cərəyanını dəqiqliklə nizamlayıb, bu sayədə çıxış qüvvət dərəcəsinin sabit qalmasını təmin edir.

● Geri Bildirim Rezistorları: Bu rezistorlar çıxış qüvvət dərəcəsini bölüb, geri bildirim qüvvət dərəcəsini yaratırlar. Xəta amplitifikatoru bu geri bildirim qüvvət dərəcəsini referens qüvvət dərəcəsi ilə müqayisə edərək, dəqiqliklə çıxışı nizamlayar. İki geri bildirim rezistoru VOUT və GND şəbəkələri arasına seriyada bağlanır və onların orta nöqtəsindəki qüvvət xəta amplitifikatoruna göndərilir.

● Xəta Amplitifikatoru: Seriya nizamlayıcının “aqilləşmiş mənəvi” kimi funksiyon görən, xəta amplitifikatoru geri bildirim qüvvət dərəcəsini (yəni, geri bildirim rezistoru bölücüsünün orta nöqtəsindəki qüvvət dərəcəsi) referens qüvvət dərəcəsi ilə dəqiqliklə müqayisə edir. Əgər geri bildirim qüvvət dərəcəsi referens qüvvət dərəcəsindən aşağı düşərsə, xəta amplitifikatoru MOSFET-ə təsir edən gücünü artırır, onun draın-kənarlama qüvvətini azaltıb, bu da çıxış qüvvət dərəcəsini yüksəltir. Əks halda, əgər geri bildirim qüvvət dərəcəsi referens qüvvət dərəcəsindən yüksəkdirsə, amplitifikator MOSFET-ə təsir edən gücü azaltır, draın-kənarlama qüvvətini artırır və çıxış qüvvət dərəcəsini uyğun olaraq endirir.

Bu məqalədə, bir neçə növ qüvvət dərəcəsi nizamlayıcının işləmə prinsipləri, funksiyaları və elektrik şəbəkə konfiqurasiyalarını daha da araşdırıb gəldik. Növbəti hissədə, linear nizamlayıcıların dinamik nizamlama mekanizmini izah edəcəyik və üç terminal nizamlayıcılar və LDO (Low Dropout) nizamlayıcılar arasındakı fərqləri aydınlaşdıracaqıq.