Linearen regulagailu, aldaketa-regulagailu eta serieko regulagailu arteko desberdintasunak

1. Linealak eta Aldaketa Reguladorei buruz

Lineala reguladore bat behar du input-ban jasotako tentsioa output-ean emandako tentsioa baino handiagoa izatea. Input eta output tentsioen arteko aldea—izendatzen den aldaketa tentsio gisa—bere barneko erregulatzaile elementuaren (transistor baten antzera) impedimentua aldatuz kontrolatzen du.

Lineala reguladorea tentsio zehatzeko “espertu” gisa uste da. Input tentsioa gehiegi denean, hau “erabakitzen” du “moztuz” nahi dugun output tentsioa gainditzen duena, horrela output tentsioa konstantea mantentzen du. Moztutako tentsio osoa azkenik kalor gisa askatzen da, output-a estabilizatuta uzten duena.

Zirkuituaren konfigurazioan, serieko lineala reguladore tipikoak errore amplitzadore bat, erreferentzia tentsio iturri bat eta traspaso transistor bat ditu, zerrenda iturri iturriko feedback sistema bat sortuz, output tentsioa errealean eguneratuz eta zuzentuz.

Lineala reguladoreak hiru terminalen reguladoreak eta LDO (Low Dropout) reguladoreak dira. Lehenengoa, arkuetan adierazitako egoera, input eta output tentsioen arteko alde handia behar du (ohikoa ≥2 V), beraz, efizientzia txikiagoa du eta erabiltzaile batek indarrarekin lan egin nahi duenean egokia da. Berriz, LDO reguladoreek optimizatu dira dropout tentsio minimoarentzat (0.1 Vra heltzeko), horixe, input eta output tentsioak hurbil daudenean—bateriarekin osatutako gailuetan bezala—baina termika diseinu egoki bat beharrezkoa da.

Irudi 1 linealen eta aldatzeko reguladoreen funtzionamendua azaltzen du.

Berriz, aldatzea regulaletan, energia transferentziaren tasa kontroloa lortzeko, indarraren sakelarien (MOSFET bezalako) konduktibitatea eta itzaliak denbora egokiak ezartzen dira. Input tentsioa orduan, inductor eta kapazitoreen bidez, energia gorde eta filtratuta, tentsio output batean bihurtuko da.

Euren oinarrizko ezaugarria “txikitze estilo” erregulazioa da: input tentsioa maiztasun handian moztu eta energia outputera bidaltzen da sakelarien tasa egokitu gabe. Hona hemen lineala reguladoreei dagokionei baino efizientzia handiagoa lortzen da.

Aldaketa reguladoreen topologia arrunta da Buck (jaitsiera), Boost (igoera) eta beste batzuk, input tentsio maila luze eta indarraren aplikazio handiagoko ingurumen edo input tentsio aldaketak handiak diren kasuan egokiak dira.

Irudi 2 linealen eta aldatzeko reguladoreen arteko alderaketa ematen du. Zure beharretara egokitzen duzun mota hautatu dezakezu: lineala reguladore bat hautatu behar duzu, zuhaitz-sarrera gutxi eta zirkuitu sinplea prioritate bat badira; aldatzea reguladore bat hautatu behar duzu, efizientzia handiagoa eta indarra handia eskuratzea beharrezkoa bada.

2. Serieko tensio-regulagailuak

Serieko tensio-regulagailu bat indarraren iturriaren eta kargaren artean kokatzen da, “tensio-regulazio zain” moduan egiten duen funtzioa desempenatuz. Bere funtzio-printsipa erresistentzia aldakorra baten erresistentzia dinamikoki aldatzea da sarrera-tensionaren edo irteera-intentsibitatearen aldaketari erantzuten dienean, horrela irteera-tensioa balio estabilizatu eta aurrez ezarritako batean mantentzen dena.

Elektronika modernoan, serieko regulagailu CIak elementu aktiboak—MOSFETak edo transistor bihurgarriak (BJT)—erabiliz ordeztzen dute tradizionalen erresistentzia aldakorrak, hobe asko hobetzen dute regulagailuen prestakuntza eta fiabletasuna.

Serieko tensio-regulagailuen zirkuitu-konfigurazioa zehatz eta oso antolatua da, hau da bere oinarrizko lau osagai:

● Irteera Transistorra: Regulagailuko sarrera eta irteera pinen artean seriean konektatuta dago, gorputsezko indarraren iturriaren eta beheko kargaren arteko pontzia bezala jarduten duena. Sarrera-tensionaren edo irteera-intentsibitatearen fluktuazioak gertatzen direnean, errore-amplifikadoreak emandako senalak mosfet-en portza tenperatura (MOSFETentzat) edo oinarriko intentsibitatea (BJTentzat) prezisuki kontrolatzen ditu.

● Erreferentziako Tensio Iturria: Errere amplitzailearen estabilitasun-benchmarkea izaten da, errere amplitzaileak hau erabiliz irteera transistorraren portzaren edo oinarriaren gaineko tensiona prezisuki regula dezakeelako. Horrela, irteera-tension estabilizatua lortzen da.

● Atzera-erresistentziak: Hauek irteera-tensiona zatitzen dute atzera-tensiona sortzeko. Errere amplitzaileak hau erreferentzioko tensionarekin alderatzen du outputa presizionarekin regula dezan. Bi atzera-erresistentziak seriean konektatuta daude VOUT eta GND pinen artean, eta erdian dagoen tensiona errore amplitzailean sartzen da.

● Errere Amplitzailea: Serieko regulagailuaren “intelligentzia-zentroa” bezala funtzionatzen duena, errore amplitzaileak atzera-tensiona (hau da, atzera-erresistentziak zatitzen duten puntuaren tensiona) erreferentzioko tensionarekin alderatzen du. Atzera-tensiona erreferentzioko tensiona azpitik doanean, errore amplitzaileak MOSFETari emaniko intentsibitatea handitzen du, haren drain-source tensiona txikitzen duenez, irteera-tensiona handitzen du. Aldiz, atzera-tensiona erreferentzioko tensiona gainditzen duenean, amplitzaileak MOSFETari emaniko intentsibitatea murrizten du, drain-source tensiona handitzen duenez, irteera-tensiona txikitzen du.

Artikulu honetan, hainbat motatako tensio-regulagailuen funtzio-printsipioak, funtzioak eta zirkuitu-konfigurazioak ulertzeko hasi dugu. Hurrengo atalean, linealen regulagailuen dinamikoa regula-prozesuan azalduko dugu, hiru terminalen regulagailuak eta LDO (Low Dropout) regulagailuen arteko alde desberdinak argitu behar ditugu.