Perbezaan Antara Pemangku Linear, Pemangku Berganti, dan Pemangku Siri

1. Penstabil Tegangan Linear berbanding Penstabil Tegangan Peralihan

Penstabil tegangan linear memerlukan voltan input yang lebih tinggi daripada voltan outputnya. Ia menangani perbezaan antara voltan input dan output—yang dikenali sebagai voltan dropout—dengan mengubah rintangan elemen pengaturan dalaman (seperti transistor).

Bayangkan penstabil tegangan linear sebagai "pakar kawalan voltan" yang tepat. Apabila dihadapkan dengan voltan input yang berlebihan, ia bertindak secara tegas dengan "memotong" bahagian yang melebihi tahap output yang diinginkan, memastikan voltan output kekal malar. Voltan berlebihan yang "dipotong" akhirnya dibuang sebagai haba, mengekalkan output yang stabil.

Dari segi konfigurasi litar, penstabil tegangan linear siri biasa menggunakan ampi penguat kesalahan, sumber voltan rujukan, dan transistor lulus untuk membentuk sistem maklum balas gelung tertutup yang sentiasa memantau dan membetulkan voltan output secara real-time.

Penstabil tegangan linear terutamanya merangkumi penstabil tiga-terminal dan penstabil LDO (Low Dropout). Yang pertama menggunakan arkitektur tradisional yang memerlukan perbezaan voltan input-ke-output yang relatif besar (biasanya ≥2 V), menyebabkan kecekapan yang lebih rendah, dan sesuai untuk aplikasi daya sederhana hingga tinggi. Sebaliknya, penstabil LDO dioptimumkan untuk voltan dropout minimal (sebanyak 0.1 V), menjadikannya ideal untuk skenario di mana voltan input dan output adalah hampir sama—seperti dalam peranti bertenaga bateri—meskipun reka bentuk termal yang teliti diperlukan.

Gambar 1 menggambarkan prinsip-prinsip operasi penstabil tegangan linear dan peralihan.

Penstabil tegangan peralihan, sebaliknya, mengawal masa penghantaran dan pemutusan switch kuasa (contohnya MOSFET) untuk melaraskan tempoh kerja tenaga yang dipindahkan. Voltan input kemudiannya ditukar kepada voltan output min yang stabil melalui penyimpanan dan penapisan tenaga oleh induktor dan kapasitor.

Ciri utamanya adalah pengaturan gaya "chopper": voltan input dipotong pada frekuensi tinggi, dan tenaga yang disampaikan kepada output dikawal dengan melaraskan tempoh kerja switch. Pendekatan ini mencapai kecekapan yang signifikan lebih tinggi berbanding penstabil tegangan linear.

Topologi umum penstabil tegangan peralihan termasuk Buck (penurunan), Boost (peningkatan), dan lain-lain, menyokong julat voltan input yang luas dan membuatnya sesuai untuk aplikasi daya tinggi atau persekitaran dengan fluktuasi voltan input yang signifikan.

Gambar 2 memberikan perbandingan antara penstabil tegangan linear dan peralihan. Anda boleh memilih jenis yang sesuai berdasarkan keperluan spesifik anda: pilih penstabil tegangan linear apabila kebisingan rendah dan ke ringkasannya litar adalah prioriti; pilih penstabil tegangan peralihan apabila kecekapan tinggi dan penghantaran daya tinggi diperlukan.

2. Penstabil Voltan Siri

Penstabil voltan siri ditempatkan antara sumber kuasa dan beban, bertindak seperti "penjaga pengaturan voltan" yang tepat. Prinsip operasinya melibatkan penyesuaian dinamik rintangan pemboleh ubah dalam menanggapi perubahan voltan input atau arus output, dengan itu memelihara voltan output pada nilai yang stabil dan ditetapkan.

Dalam teknologi elektronik moden, IC penstabil siri menggunakan peranti aktif—seperti MOSFETs atau transistor persimpangan bipolar (BJTs)—untuk menggantikan secara elegan resistor pemboleh ubah tradisional, meningkatkan secara signifikan prestasi dan kebolehpercayaan penstabil tersebut.

Konfigurasi litar penstabil voltan siri adalah tepat dan terstruktur dengan baik, terutamanya terdiri daripada empat komponen inti berikut:

● Transistor Output: Dihubungkan secara siri antara pin input dan output penstabil, ia bertindak seperti jambatan yang menghubungkan sumber kuasa hulu dan beban hilir. Apabila fluktuasi berlaku pada voltan input atau arus output, isyarat dari ampi penguat kesalahan mengawal dengan tepat voltan gerbang (untuk MOSFETs) atau arus asas (untuk BJTs) transistor ini.

● Sumber Voltan Rujukan: Berkhidmat sebagai piawai stabil untuk ampi penguat kesalahan, sumber voltan rujukan memainkan peranan penting. Ampi penguat kesalahan bergantung pada rujukan tetap ini untuk mengawal dengan tepat gerbang atau asas transistor output, dengan itu memastikan voltan output yang stabil.

● Resistor Suapan Balik: Resistor ini membahagikan voltan output untuk menghasilkan voltan suapan balik. Ampi penguat kesalahan membandingkan voltan suapan balik ini dengan voltan rujukan untuk mencapai pengawalan output yang tepat. Dua resistor suapan balik dihubungkan secara siri antara pin VOUT dan GND, dan voltan di tengah mereka disalurkan ke dalam ampi penguat kesalahan.

● Ampi Penguat Kesalahan: Bertindak sebagai "otak pintar" penstabil siri, ampi penguat kesalahan membandingkan dengan teliti voltan suapan balik (iaitu, voltan di tengah pembahagi resistor suapan balik) dengan voltan rujukan. Jika voltan suapan balik jatuh di bawah voltan rujukan, ampi penguat kesalahan meningkatkan daya dorongan kepada MOSFET, mengurangkan voltan drain-source dan dengan itu meningkatkan voltan output. Sebaliknya, jika voltan suapan balik melebihi voltan rujukan, penguat mengurangkan daya dorongan MOSFET, meningkatkan voltan drain-source dan menurunkan voltan output dengan sepadan.

Dalam artikel ini, kita telah meneroka lebih lanjut prinsip kerja, fungsi, dan konfigurasi litar beberapa jenis penstabil voltan. Dalam bahagian seterusnya, kita akan menjelaskan mekanisme pengawalan dinamik penstabil linear dan memberi keterangan tentang perbezaan antara penstabil tiga terminal dan penstabil LDO (Low Dropout).