• Product
  • Suppliers
  • Manufacturers
  • Solutions
  • Free tools
  • Knowledges
  • Experts
  • Communities
Search


Unterschiede zwischen linearen Reglern Schaltreglern und Reihenreglern

Edwiin
Edwiin
Feld: Stromschalter
China

1. Lineare Spannungsregler vs. Schaltende Spannungsregler

Ein linearer Spannungsregler erfordert eine Eingangsspannung, die höher ist als seine Ausgangsspannung. Er regelt den Unterschied zwischen Eingangs- und Ausgangsspannung—bekannt als Dropout-Spannung—indem er den Widerstand seines internen Regulierungselements (zum Beispiel eines Transistors) variiert.

Stellen Sie sich einen linearen Spannungsregler als präzisen „Spannungskontrollexperten“ vor. Bei einer zu hohen Eingangsspannung handelt er entschlossen, indem er den Teil, der über dem gewünschten Ausgabewert liegt, „abschneidet“, um sicherzustellen, dass die Ausgangsspannung konstant bleibt. Die überschüssige Spannung, die „abgeschnitten“ wird, wird letztendlich als Wärme abgegeben, wodurch ein stabiler Ausgang erhalten bleibt.

In Bezug auf die Schaltungskonfiguration verwendet ein typischer Reihenspannungsregler einen Fehlerverstärker, eine Referenzspannungsquelle und einen Pass-Transistor, um ein geschlossenes Rückkopplungssystem zu bilden, das die Ausgangsspannung in Echtzeit kontinuierlich überwacht und korrigiert.

The article introduces the working principles of linear regulators and switching regulators.jpg

Lineare Spannungsregler umfassen hauptsächlich Dreipolregler und LDO (Low Dropout)-Regler. Letztere verwenden eine herkömmliche Architektur, die einen relativ großen Spannungsdifferenz zwischen Eingang und Ausgang erfordert (typischerweise ≥2 V), was zu geringerer Effizienz führt und für Mittel- bis Hochleistungsanwendungen geeignet ist. Im Gegensatz dazu sind LDO-Regler optimiert für minimale Dropout-Spannungen (so niedrig wie 0,1 V), was sie ideal für Szenarien macht, bei denen Eingangs- und Ausgangsspannungen nahe beieinander liegen, wie etwa in batteriebetriebenen Geräten, obwohl eine sorgfältige thermische Gestaltung erforderlich ist.

Abbildung 1 veranschaulicht die Arbeitsprinzipien von linearen und schaltenden Spannungsreglern.

Schaltende Spannungsregler andererseits steuern die Leitung und Abschaltszeiten von Stromschaltern (z.B. MOSFETs), um den Tastgrad der Energieübertragung anzupassen. Die Eingangsspannung wird dann durch Energiespeicherung und Filterung durch Spulen und Kondensatoren in eine stabile durchschnittliche Ausgangsspannung umgewandelt.

Ihr Kernmerkmal ist die „Chopper-ähnliche“ Regelung: Die Eingangsspannung wird mit hoher Frequenz zerteilt, und die an den Ausgang gelieferte Energie wird durch Anpassung des Schaltzyklus gesteuert. Dieser Ansatz erreicht im Vergleich zu linearen Spannungsreglern signifikant höhere Effizienz.

Gängige Topologien von schaltenden Spannungsreglern umfassen Buck (Herunterstufen), Boost (Heraufstufen) und andere, die breite Eingangsspannungsbereiche unterstützen und gut für Hochleistungsanwendungen oder Umgebungen mit starken Schwankungen der Eingangsspannung geeignet sind.

Abbildung 2 bietet einen Vergleich zwischen linearen und schaltenden Spannungsreglern. Basierend auf Ihren spezifischen Bedürfnissen können Sie den passenden Typ auswählen: Wählen Sie einen linearen Spannungsregler, wenn geringes Rauschen und Schaltungseinfachheit Priorität haben; wählen Sie einen schaltenden Spannungsregler, wenn hohe Effizienz und hohe Leistungserbringung gefragt sind.

Eigenschaften Lineare Spannungsregler Schaltende Spannungsregler
Wirkungsgrad Niedrig (hohe Verluste bei großer Spannungsdifferenz) Hoch (80%-95%)
Wärmeabgabeanforderung Kühlkörper erforderlich (Wärme wird direkt abgegeben) Niedrig (Wärme entsteht indirekt durch Schaltverluste)
Rauschen Reines Ausgangssignal, kein Hochfrequenz-Ripple Schaltrauschen vorhanden, Filteroptimierung erforderlich
Anwendungsszenarien Niedrigleistung, hochpräzise Stromversorgung (z. B. Sensoren) Hochleistung, breites Eingangsspannungsbereich (z. B. Leistungsbausteine)

2. Reihenspannungsregler

Ein Reihenspannungsregler befindet sich zwischen der Stromquelle und der Last und fungiert wie ein präziser „Spannungswächter“. Sein Arbeitsprinzip besteht darin, den Widerstand eines verstellbaren Widerstands dynamisch anhand von Änderungen der Eingangsspannung oder des Ausgangsstroms anzupassen, um die Ausgangsspannung auf einem stabilen, vordefinierten Wert zu halten.

In der modernen Elektronik werden bei Reihenregler-ICs aktive Bauelemente – wie MOSFETs oder Bipolartransistoren (BJTs) – elegant eingesetzt, um traditionelle verstellbare Widerstände zu ersetzen, was die Leistung und Zuverlässigkeit des Reglers erheblich verbessert.

Using MOSFET, BJT and other active devices to replace the variable resistor of the series regulator.jpg

Die Schaltungskonfiguration eines Reihenspannungsreglers ist präzise und gut strukturiert und besteht hauptsächlich aus den folgenden vier Kernkomponenten:

● Ausgangstransistor: Er ist in Reihe zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen des Reglers geschaltet und dient als Brücke zwischen der stromaufwärts liegenden Quelle und der stromabwärts liegenden Last. Bei Schwankungen der Eingangsspannung oder des Ausgangsstroms steuert das Signal vom Fehlerverstärker präzise die Gate-Spannung (bei MOSFETs) oder den Basisstrom (bei BJTs) dieses Transistors.

● Referenzspannungsquelle: Sie dient dem Fehlerverstärker als stabiler Bezugspunkt und spielt eine entscheidende Rolle. Der Fehlerverstärker nutzt diese feste Referenz, um das Gate oder die Basis des Ausgangstransistors genau zu regeln und so eine stabile Ausgangsspannung sicherzustellen.

● Rückkopplungswiderstände: Diese Widerstände teilen die Ausgangsspannung, um eine Rückkopplungsspannung zu erzeugen. Der Fehlerverstärker vergleicht diese Rückkopplungsspannung mit der Referenzspannung, um eine präzise Ausgangsregelung zu erreichen. Die beiden Rückkopplungswiderstände sind in Reihe zwischen den VOUT- und GND-Anschlüssen verbunden, und die Spannung an ihrem Mittelpunkt wird in den Fehlerverstärker eingespeist.

● Fehlerverstärker: Als das „intelligente Gehirn“ des Reihenreglers vergleicht der Fehlerverstärker sorgfältig die Rückkopplungsspannung (d. h. die Spannung am Mittelpunkt des Widerstandsteilers) mit der Referenzspannung. Fällt die Rückkopplungsspannung unter die Referenzspannung, erhöht der Fehlerverstärker die Antriebsstärke zum MOSFET, verringert dessen Drain-Source-Spannung und hebt somit die Ausgangsspannung. Umgekehrt, wenn die Rückkopplungsspannung die Referenzspannung übersteigt, reduziert der Verstärker die Antriebsstärke des MOSFETs, erhöht dessen Drain-Source-Spannung und senkt die Ausgangsspannung entsprechend.

Series Regulator Circuit Configuration.jpg

In diesem Artikel haben wir die Arbeitsprinzipien, Funktionen und Schaltungskonfigurationen verschiedener Arten von Spannungsreglern weiter untersucht. Im nächsten Teil werden wir den dynamischen Regelmechanismus linearer Regler erklären und die Unterschiede zwischen Drei-Pol-Reglern und LDO-Reglern (Low Dropout) klären.

Spende und ermutige den Autor
Empfohlen
Rolle des Drehstrom-Spannungsreglers in Stromnetzen
Rolle des Drehstrom-Spannungsreglers in Stromnetzen
Dreiphasen-Spannungsregler spielen eine entscheidende Rolle in Stromsystemen. Als elektrische Geräte, die in der Lage sind, die Größe der dreiphasigen Spannung zu steuern, sorgen sie effektiv für die Stabilität und Sicherheit des gesamten Stromsystems und erhöhen gleichzeitig die Zuverlässigkeit und Betriebseffizienz der Ausrüstung. Im Folgenden erklärt ein Redakteur von IEE-Business die Hauptfunktionen von dreiphasigen Spannungsreglern in Stromsystemen: Spannungsstabilisierung: Dreiphasen-Spann
Echo
12/02/2025
Wann sollte ein Drehstrom-Automatenspannungsstabilisator verwendet werden
Wann sollte ein Drehstrom-Automatenspannungsstabilisator verwendet werden
Wann sollte ein dreiphasiger automatischer Spannungsstabilisator verwendet werden?Ein dreiphasiger automatischer Spannungsstabilisator ist für Szenarien geeignet, die eine stabile dreiphasige Spannungsversorgung erfordern, um den normalen Betrieb der Geräte sicherzustellen, die Lebensdauer zu verlängern und die Produktivität zu verbessern. Im Folgenden finden Sie typische Situationen, in denen ein dreiphasiger automatischer Spannungsstabilisator erforderlich ist, sowie eine Analyse: Signifikante
Echo
12/01/2025
Dreiphasiger Spannungsregler-Auswahl: 5 entscheidende Faktoren
Dreiphasiger Spannungsregler-Auswahl: 5 entscheidende Faktoren
Im Bereich der Stromversorgungsgeräte spielen Drehstrom-Spannungsregler eine entscheidende Rolle beim Schutz von elektrischen Geräten vor Schäden durch Spannungsschwankungen. Die Auswahl des richtigen Drehstrom-Spannungsreglers ist entscheidend, um ein stabiles Betrieb der Geräte zu gewährleisten. Wie sollte man also einen Drehstrom-Spannungsregler auswählen? Die folgenden Faktoren sollten berücksichtigt werden: LastanforderungenBeim Auswählen eines Drehstrom-Spannungsreglers ist es wichtig, die
Edwiin
12/01/2025
Wie man einen Drehstrom-Spannungswandler sicher installiert
Wie man einen Drehstrom-Spannungswandler sicher installiert
1. Vorbereitung vor der InstallationDie Installation eines Drehstrom-Spannungsreglers ist eine Aufgabe, die sorgfältige Handhabung und strikte Einhaltung der Spezifikationen erfordert. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Installationsanleitung und wichtige Vorsichtsmaßnahmen: Auswahl und ZuordnungWählen Sie einen entsprechend dimensionierten Drehstrom-Spannungsregler basierend auf der Nennspannung, -stromstärke, -leistung und anderen Parametern der Last. Stellen Sie sicher, dass die Kapazi
James
12/01/2025
Anfrage senden
Herunterladen
IEE-Business-Anwendung abrufen
Nutzen Sie die IEE-Business-App um Geräte zu finden Lösungen zu erhalten Experten zu kontaktieren und an Branchenkooperationen teilzunehmen jederzeit und überall zur vollen Unterstützung Ihrer Stromprojekte und Ihres Geschäfts.