Разлики помеѓу линеарни регулатори свичачки регулатори и серијски регулатори

1. Линеарни регулатори против свичачки регулатори

Линеарниот регулатор бара влезна напоната да биде поголема од излезната напоната. Со варирање на импедансата на неговиот внатрешен регулаторски елемент (како транзистор) се обработува разликата помеѓу влезната и излезната напоната—позната како напона на изключение.

Мислете на линеарниот регулатор како на прецизен “експерт за контрола на напоната.” Кога се соочува со премногу влезна напона, тој решително „дејствува“ со „сечење“ на делот кој надминува желаната излезната нивоа, што осигурува дека излезната напона останува константна. Надворешната напона која се „сече“ на крајот се дисипира како топлина, подржувајќи стабилна излазна напона.

Во однос на конфигурацијата на колото, типичен серијски линеарен регулатор користи амплификатор на грешка, извор на референтна напона и транзистор за пропусканje за да формира затворена петлова систем за фидбек која непрекинато следи и коригира излезната напона во реално време.

Линеарните регулатори вклучуваат три-терминални регулатори и LDO (Low Dropout) регулатори. Последниот користи конвенционална архитектура која бара релативно голема разлика во напоната помеѓу влезот и излезната (обично ≥2 V), што резултира со понизок ефикасност, и е прифатлив за средни до високи моќности применби. Спротивно, LDO регулаторите се оптимизирани за минимална напона на изключение (доживо 0,1 V), што ги прави идеални за ситуации каде што влезната и излезната напоната се блиски—како во уреди со батерија—иако потребна е внимателна термичка дизајн.

Слика 1 илустрира работните принципи на линеарните и свичачки регулатори.

Свичачките регулатори, сепак, контролираат времето на проводливост и прекин на силниот ключ (на пример, MOSFETs) за да се прилагоди дужината на циклусот на преносот на енергија. Влезната напона се конвертира во стабилна просечна излезната напона преку складирање и филтрирање со индуктори и капацитори.

Нејзината основна карактеристика е „чоппер-стилов“ регулација: влезната напона се чоппа на висока фреквенција, а енергијата доставена на излазот се контролира со прилагодување на дужината на циклусот на ключот. Овој пристап постигнува значително повисок ефикасност во споредба со линеарните регулатори.

Заемни топологија на свичачките регулатори вклучува Buck (понижување), Boost (повисување) и други, поддржуваше широки опсег на влезни напони и ги прави прифатливи за високомоштен пристап или околина со значајни флуктуации во влезната напона.

Слика 2 дава компарација помеѓу линеарните и свичачките регулатори. Можете да изберете соодветниот тип во зависност од вашите специфични потреби: изберете линеарен регулатор кога сузбиен шум и простота на колото се првенство; изберете свичачки регулатор кога е потребна висока ефикасност и висок пренос на мошне.

2. Сериски регулатори на напон

Серискиот регулатор на напон е поставен помеѓу изворот на строј и опсегот, дејствувајќи како прецизен „чук за регулација на напон.“ Неговата принципна работа вклучува динамичка регулација на отпорот на променлив отпор во одговор на промени во улазниот напон или излезната струја, со што се подржува излезната вредност на напонот на стабилна, претходно зададена вредност.

Во современата електронска технологија, интегрални кола (IC) на сериски регулатори користат активни уреди - како MOSFET-ови или биполарни јунктионски транзистори (BJT) - за елегантно замена на традиционалните променливи отпори, значително подобрувајќи перформансите и надежноста на регулаторот.

Конфигурацијата на кружницата на сериски регулатор на напон е прецизна и добро структурирана, пред сѐ состојање од следните четири основни компоненти:

● Излезен транзистор: Поврзан во серија помеѓу улазните и излезните контакти на регулаторот, тој функционира како мост кој поврзува горниот извор на строј и долниот опсег. Кога се појавуваат флуктуации во улазниот напон или излезната струја, сигналот од грешковиот амплификатор прецизно контролира напонот на портата (за MOSFET-ови) или базисната струја (за BJT-ови) на овој транзистор.

● Извор на референтен напон: Служи како стабилна скала за грешковиот амплификатор, играјќи критична улога. Грешковиот амплификатор се осиромечува на овој фиксни референт за точна регулација на портата или базисната струја на излезната транзистор, со што се осигурува стабилна излезната вредност на напонот.

● Отпори за фидбек: Овие отпори делат излезната вредност на напонот за да генерираат напон за фидбек. Грешковиот амплификатор го споредува овој напон за фидбек со референтниот напон за да постигне прецизна регулација на излезната вредност. Двете отпори за фидбек се поврзани во серија помеѓу VOUT и GND контактите, а напонот во средината им е испуштен во грешковиот амплификатор.

● Грешков амплификатор: Функционира како „умниот мозок“ на серискиот регулатор, грешковиот амплификатор внимателно го споредува напонот за фидбек (тоест, напонот во средината на делачката на отпорите за фидбек) со референтниот напон. Ако напонот за фидбек падне под референтниот напон, грешковиот амплификатор зголемува силата на управување на MOSFET-от, намалувајќи напонот на дрен-извор, со што се зголемува излезната вредност на напонот. Обратно, ако напонот за фидбек надмине референтниот напон, амплификаторот намалува силата на управување на MOSFET-от, зголемувајќи напонот на дрен-извор и соодветно намалувајќи излезната вредност на напонот.

Во оваа статија, ние дополнително истражувавме работните принципи, функции и конфигурации на кружница на неколку типови на регулатори на напон. Во следната прилешта, ќе објасниме динамичкиот механизам на линеарните регулатори и ќе појасниме различијата помеѓу три-контактните регулатори и LDO (Low Dropout) регулатори.