Linear Regulators, Switching Regulators ಮತ್ತು Series Regulators ನಡೆಯ ವಿಭೇದಗಳು

1. ರೇಖೀಯ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳು

ರೇಖೀಯ ನಿಯಂತ್ರಕವು ಅದರ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಇನ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಬಯಸುತ್ತದೆ. ಇನ್‌ಪುಟ್ ಮತ್ತು ಔಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಳ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ—ಅಂದರೆ ಡ್ರಾಪೌಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವುದನ್ನು—ಅದರ ಒಳಾಂಗ ನಿಯಂತ್ರಣ ಘಟಕದ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್) ಪ್ರತಿಬಾಧೆಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ.

ರೇಖೀಯ ನಿಯಂತ್ರಕವನ್ನು ನಿಖರವಾದ "ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಿಯಂತ್ರಣ ತಜ್ಞ" ಎಂದು ಭಾವಿಸಿ. ಅತಿಯಾದ ಇನ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನ್ನು ಎದುರಿಸಿದಾಗ, ಬಯಸಿದ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಮೀರಿದ ಭಾಗವನ್ನು "ಕತ್ತರಿಸುವುದರ" ಮೂಲಕ ನಿರ್ಧಾರಾತ್ಮಕವಾಗಿ "ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ", ಔಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುವುದನ್ನು ಖಾತ್ರಿಪಡಿಸುತ್ತದೆ. "ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾದ" ಹೆಚ್ಚುವರಿ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಉಷ್ಣವಾಗಿ ಚದುರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ.

ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ, ಸಾಮಾನ್ಯ ಶ್ರೇಣಿಯ ರೇಖೀಯ ನಿಯಂತ್ರಕವು ತಪ್ಪು ಪ್ರವರ್ಧಕ, ಉಲ್ಲೇಖ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮೂಲ ಮತ್ತು ಪಾಸ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ನಿರಂತರವಾಗಿ ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡುವ ಮತ್ತು ನಿಜ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಸರಿಪಡಿಸುವ ಮುಚ್ಚಿದ-ಸುರುಳಿ ಫೀಡ್‌ಬ್ಯಾಕ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ರಚಿಸುತ್ತದೆ.

ರೇಖೀಯ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಮೂರು-ಟರ್ಮಿನಲ್ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳು ಮತ್ತು LDO (ಕಡಿಮೆ ಡ್ರಾಪೌಟ್) ನಿಯಂತ್ರಕಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ. ಮೊದಲನೆಯದು ಸಾಪೇಕ್ಷವಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಇನ್‌ಪುಟ್-ಟು-ಔಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವ್ಯತ್ಯಾಸ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ≥2 V) ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಸಾಮಾನ್ಯ ವಾಸ್ತುಶಿಲ್ಪವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಕಡಿಮೆ ದಕ್ಷತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮಧ್ಯಮ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪವರ್ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, LDO ನಿಯಂತ್ರಕಗಳನ್ನು ಕನಿಷ್ಠ ಡ್ರಾಪೌಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ (0.1 V ಗೆ ಕಡಿಮೆ) ಗಾಗಿ ಆಪ್ಟಿಮೈಸ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ, ಇದು ಬ್ಯಾಟರಿ-ಚಾಲಿತ ಸಾಧನಗಳಂತಹ ಇನ್‌ಪುಟ್ ಮತ್ತು ಔಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಳು ಸಮೀಪವಿರುವ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ—ಆದರೆ ಬೆಚ್ಚಗಿನ ವಿನ್ಯಾಸದ ಕುರಿತು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ಕಾಳಜಿ ವಹಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.

ಚಿತ್ರ 1 ರೇಖೀಯ ಮತ್ತು ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳ ಕಾರ್ಯಾಚರಣಾ ತತ್ವಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳು, ಇತರ ಕಡೆ, ಶಕ್ತಿ ಸ್ವಿಚ್‌ಗಳ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, MOSFETs) ನಡುವೆ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮತ್ತು ಆಫ್ ಸಮಯವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಶಕ್ತಿ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಡ್ಯೂಟಿ ಸೈಕಲ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿಸುತ್ತವೆ. ನಂತರ ಇನ್‌ಡಕ್ಟರ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಕೆಪಾಸಿಟರ್‌ಗಳ ಮೂಲಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಫಿಲ್ಟರ್ ಮಾಡುವುದರ ಮೂಲಕ ಇನ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಸ್ಥಿರವಾದ ಔಟ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಆಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಅವುಗಳ ಮೂಲ ಲಕ್ಷಣವೆಂದರೆ "ಚಾಪ್ಪರ್-ಶೈಲಿ" ನಿಯಂತ್ರಣ: ಇನ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವರ್ತನದಲ್ಲಿ ಚಾಪ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಸ್ವಿಚ್ ಡ್ಯೂಟಿ ಸೈಕಲ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿಸುವ ಮೂಲಕ ಔಟ್‌ಪುಟ್‌ಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ರೇಖೀಯ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಈ ವಿಧಾನವು ಗಣನೀಯವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತದೆ.

ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳ ಸಾಮಾನ್ಯ ಟಾಪೋಲಜಿಗಳು ಬಕ್ (ಹಂತ-ಕೆಳಗೆ), ಬೂಸ್ಟ್ (ಹಂತ-ಮೇಲೆ) ಮತ್ತು ಇತರವುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿವೆ, ವಿಶಾಲ ಇನ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಶ್ರೇಣಿಗಳನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪವರ್ ಅನ್ವಯಗಳು ಅಥವಾ ಗಮನಾರ್ಹ ಇನ್‌ಪುಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಏರಿಳಿತಗಳಿರುವ ಪರಿಸರಗಳಿಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿವೆ.

ಚಿತ್ರ 2 ರೇಖೀಯ ಮತ್ತು ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳ ನಡುವಿನ ಹೋಲಿಕೆಯನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. IEE-Business ನಿಮ್ಮ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅಗತ್ಯಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಸೂಕ್ತ ಪ್ರಕಾರವನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಬಹುದು: ಕಡಿಮೆ ಶಬ್ದ ಮತ್ತು ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಸರಳತೆ ಆದ್ಯತೆಯಾಗಿರುವಾಗ ರೇಖೀಯ ನಿಯಂತ್ರಕವನ್ನು ಆಯ್ಕೆಮಾಡಿ; ಹೆಚ್ಚಿನ ದಕ್ಷತೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪವರ್ ವಿತರಣೆ ಅಗತ್ಯವಿರುವಾಗ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ನಿಯಂತ್ರಕವನ್ನು ಆಯ್ಕೆಮಾಡಿ.

ಸರಣಿಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳು

ಸರಣಿಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಿಯಂತ್ರಕವು ಶಕ್ತಿ ಮೂಲದ ಮತ್ತು ಲೋಡ್ ನ ನಡುವೆ ಸ್ಥಾಪಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಒಂದು ದೃಢವಾದ “ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಿಯಂತ್ರಣ ರಕ್ಷಕ” ರೂಪದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಅದರ ಕಾರ್ಯ ತತ್ತ್ವವು ಇನ್ನುಳಿತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಥವಾ ನಿರ್ಗಮ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹದ ಬದಲಾವಣೆಗಾಗಿ ವೇರಿಯಬಲ್ ರೀಸಿಸ್ಟರ್ನ ರೀಸಿಸ್ಟನ್ಸ್ ಡೈನಾಮಿಕವಾಗಿ ಹಂಚಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಫಲಿತಾಂಶವಾಗಿ ನಿರ್ಗಮ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸ್ಥಿರ, ಪೂರ್ವನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೌಲ್ಯದಲ್ಲಿ ಉಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಸಾಧಾರಣ ವೇರಿಯಬಲ್ ರೀಸಿಸ್ಟರ್ಗಳನ್ನು ಮರೆಯುವ ಮೂಲಕ ಆಧುನಿಕ ವಿದ್ಯುತ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ, ಸರಣಿಯ ನಿಯಂತ್ರಕ ICಗಳು ಮೋಸ್‌ಎಫೆಟ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ದ್ವಿ ಜೋಧ ಸಂಯೋಜಕ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು (ಬಿಜೆಟ್‌ಗಳು) ಗಳಾದ ಆಕ್ಟಿವ್ ಡೆವೈಸ್‌ಗಳನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸುತ್ತಾರೆ, ಇದು ನಿಯಂತ್ರಕದ ಪ್ರದರ್ಶನ ಮತ್ತು ನಿಶ್ಚಯತೆಯನ್ನು ಮೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ.

ಸರಣಿಯ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಿಯಂತ್ರಕದ ಚುಕ್ಕೆ ರಚನೆ ದೃಢವಾದ ಮತ್ತು ಸುನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿದೆ, ಪ್ರಾಧಾನ್ಯವಾಗಿ ಈ ನಾಲ್ಕು ಮೂಲ ಘಟಕಗಳಿಂದ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ:

● ನಿರ್ಗಮ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್: ಇದು ನಿಯಂತ್ರಕದ ಇನ್ನುಳಿತ ಮತ್ತು ನಿರ್ಗಮ ಪಿನ್‌ಗಳ ನಡುವೆ ಸರಣಿಯಾಗಿ ಸಂಪರ್ಕಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಯುಪ್ಸ್ಟ್ರೀಮ್ ಶಕ್ತಿ ಮೂಲ ಮತ್ತು ಡೌನ್ಸ್ಟ್ರೀಮ್ ಲೋಡ್ ನ ನಡುವಿನ ಪುಲ್ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ಇನ್ನುಳಿತ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅಥವಾ ನಿರ್ಗಮ ವಿದ್ಯುತ್ ಪ್ರವಾಹದ ಬದಲಾವಣೆಗಳಾದಾಗ, ಈ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ನ ಗೇಟ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ (ಎಂಜಿಸಿಎಫೆಟ್‌ಗಳಿಗಾಗಿ) ಅಥವಾ ಬೇಸ್ ಪ್ರವಾಹ (ಬಿಜೆಟ್‌ಗಳಿಗಾಗಿ) ತಪ್ಪಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿಯಂತ್ರಕ ಸಂಕೇತದಿಂದ ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

● ಪ್ರತಿಭಾವ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮೂಲ: ಈ ಪ್ರತಿಭಾವ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮೂಲ ತಪ್ಪಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿಯಂತ್ರಕಕ್ಕೆ ಸ್ಥಿರ ಮಾನದಂಡವಾಗಿ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. ತಪ್ಪಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿಯಂತ್ರಕ ಈ ಸ್ಥಿರ ಪ್ರತಿಭಾವ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮೂಲದ ಮೇಲೆ ನಿಭರಿಸಿ ನಿರ್ಗಮ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ನ ಗೇಟ್ ಅಥವಾ ಬೇಸ್ ನ್ನು ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರ ಫಲಿತಾಂಶವಾಗಿ ನಿರ್ಗಮ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

● ಪೀಡಿಕ್ಷನ್ ರೀಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು: ಈ ರೀಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು ನಿರ್ಗಮ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ವಿಭಾಗಿಸುವುದು ಮತ್ತು ಪೀಡಿಕ್ಷನ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಉತ್ಪನ್ನಪಡಿಸುತ್ತವೆ. ತಪ್ಪಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿಯಂತ್ರಕ ಈ ಪೀಡಿಕ್ಷನ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಭಾವ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನ್ನು ಹೋಲಿಸಿ ನಿರ್ಗಮ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನ ಸ್ಥಿರ ನಿಯಂತ್ರಣ ಸಿದ್ಧಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಎರಡು ಪೀಡಿಕ್ಷನ್ ರೀಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು VOUT ಮತ್ತು GND ಪಿನ್‌ಗಳ ನಡುವೆ ಸರಣಿಯಾಗಿ ಸಂಪರ್ಕಿತವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಮಧ್ಯದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ತಪ್ಪಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿಯಂತ್ರಕಕ್ಕೆ ಪ್ರದಾನ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.

● ತಪ್ಪಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿಯಂತ್ರಕ: ಸರಣಿಯ ನಿಯಂತ್ರಕದ ಮೂಲಭೂತ “ಬುದ್ಧಿಜೀವಿ ಮಸ್ತಿಷ್ಕ” ರೂಪದಲ್ಲಿ ತಪ್ಪಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿಯಂತ್ರಕ ಪೀಡಿಕ್ಷನ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ (ಅಂದರೆ, ಪೀಡಿಕ್ಷನ್ ರೀಸಿಸ್ಟರ್ ವಿಭಾಗಿಸುವ ಮಧ್ಯದ ವೋಲ್ಟೇಜ್) ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಭಾವ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನ್ನು ಕಾಣುತ್ತದೆ. ಪೀಡಿಕ್ಷನ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪ್ರತಿಭಾವ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿದ್ದರೆ, ತಪ್ಪಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿಯಂತ್ರಕ ಎಂಜಿಸಿಎಫೆಟ್ ಗೇಟ್ ಪ್ರವಾಹದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ, ಇದರ ಫಲಿತಾಂಶವಾಗಿ ನಿರ್ಗಮ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಅನ್ಯದ್ದರೆ, ಪೀಡಿಕ್ಷನ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಪ್ರತಿಭಾವ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿದ್ದರೆ, ತಪ್ಪಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ನಿಯಂತ್ರಕ ಎಂಜಿಸಿಎಫೆಟ್ ಗೇಟ್ ಪ್ರವಾಹದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದರ ಫಲಿತಾಂಶವಾಗಿ ನಿರ್ಗಮ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಈ ಲೇಖನದಲ್ಲಿ, ನಾವು ವಿವಿಧ ವಿಧದ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳ ಕಾರ್ಯ ತತ್ತ್ವಗಳನ್ನು, ಕೆಲಸಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಚುಕ್ಕೆ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಶೀಲಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಅನುಕ್ರಮ ಭಾಗದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಲಿನಿಯರ್ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳ ಡೈನಾಮಿಕ ನಿಯಂತ್ರಣ ಮೆ커ನಿಜಮ್ ಮತ್ತು ಮೂರು-ಅಂಶ ನಿಯಂತ್ರಕಗಳ ಮತ್ತು LDO (ಲೋ ಡ್ರಾಪ್ ಆઉಟ್) ನಿಯಂತ್ರಕಗಳ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತೇವೆ.