Differenzi tal-Bewważur Lineari u t-Switching u t-Series

1. Regolaturi Lineari vs. Regolaturi Commutati

Il regolatore lineare richiede una tensione di ingresso superiore alla sua tensione di uscita. Gestisce la differenza tra la tensione di ingresso e quella di uscita—conosciuta come tensione di dropout—variando l'impedenza del suo elemento di regolazione interno (come un transistor).

Pensa al regolatore lineare come un "esperto di controllo della tensione" preciso. Di fronte a una tensione di ingresso eccessiva, agisce in modo decisivo "tagliando" la parte che supera il livello di uscita desiderato, assicurando che la tensione di uscita rimanga costante. La tensione eccessiva che viene "tagliata" viene infine dissipata sotto forma di calore, mantenendo un'uscita stabile.

In termini di configurazione del circuito, un tipico regolatore lineare in serie utilizza un amplificatore di errore, una sorgente di riferimento di tensione e un transistor passaggio per formare un sistema di feedback chiuso che monitora e corregge continuamente la tensione di uscita in tempo reale.

I regolatori lineari includono principalmente regolatori a tre terminali e regolatori LDO (Low Dropout). Il primo utilizza un'architettura convenzionale che richiede una differenza di tensione di ingresso-uscita relativamente grande (tipicamente ≥2 V), risultando in un'efficienza inferiore, ed è adatto per applicazioni di media-alta potenza. In contrasto, i regolatori LDO sono ottimizzati per una tensione di dropout minima (fino a 0.1 V), rendendoli ideali per scenari in cui le tensioni di ingresso e uscita sono vicine—come nei dispositivi alimentati a batteria—anche se è necessario un progetto termico accurato.

La Figura 1 illustra i principi di funzionamento dei regolatori lineari e commutati.

D'altra parte, i regolatori commutati controllano il timing di conduzione e spegnimento degli interruttori di potenza (ad esempio, MOSFET) per regolare il ciclo di lavoro del trasferimento di energia. La tensione di ingresso viene poi convertita in una tensione di uscita media stabile attraverso lo stoccaggio e il filtraggio dell'energia da parte di induttori e condensatori.

La loro caratteristica fondamentale è la regolazione "a tranciatura": la tensione di ingresso viene tranciata ad alta frequenza, e l'energia consegnata all'uscita è controllata regolando il ciclo di lavoro degli interruttori. Questo approccio raggiunge un'efficienza significativamente superiore rispetto ai regolatori lineari.

Le topologie comuni dei regolatori commutati includono Buck (riduzione), Boost (incremento) e altre, supportando ampie gamme di tensione di ingresso e rendendoli adatti per applicazioni ad alta potenza o ambienti con fluttuazioni significative della tensione di ingresso.

La Figura 2 fornisce un confronto tra i regolatori lineari e commutati. Puoi scegliere il tipo appropriato in base alle tue esigenze specifiche: scegli un regolatore lineare quando la priorità è data a basso rumore e semplicità del circuito; opta per un regolatore commutato quando sono richieste alta efficienza e alta erogazione di potenza.

2.Regolaturi tal-Voltazzjoni ta' Serje

Regolatur tal-voltazzjoni ta' serje huwa posizjonat bejn is-sors tal-enerġija u l-karizz, jagħmel dawk bħal “guardjan tal-regolazzjoni tal-voltazzjoni” preċiż. Il-prinċipju ta’ funzjonament tiegħu involvix dinamikament it-tnejn tas-resistenza ta’ rezistor varjabbli flir-rispons għal bidliet fil-voltazzjoni tal-input jew fil-kurrent tal-output, bl-għadd li jiżżamm il-voltazzjoni tal-output fuq valur stabil, predefinit.

Fl-teknoloġija elettronika modderna, iċ-ċirkuiti integrati (ICs) tal-regolaturi ta' serje jistgħu jżużaw dispożitivi attivi – kif taf MOSFETs jew transisturi tal-intersezzjoni bipolari (BJTs) – biex jisostituwx elegantement ir-rezistori varjabili tradizzjonali, li qiegħdu jilqudu l-prestazzjoni u r-affidabilità tal-regolatur.

Il-konfigurazzjoni tal-ċirkwit tal-regolatur ta' voltazzjoni ta' serje hi preċiża u strutturata, primarjament tkun miftuħa milliġġugħa l-komponenti ċore quddiem:

● Transistor tal-Output: Ikollokka fis-serje bejn ip-pin tal-input u tal-output tal-regolatur, jgħidill xiexwieq bejn is-sors tal-enerġija u l-karizz. Meta ikun hemm fluktuazzjonijiet fil-voltazzjoni tal-input jew fil-kurrent tal-output, is-senjal mid-dampjen tal-errur jiġi kontrolat preċiżament il-volt tal-bieb (għal MOSFETs) jew il-kurrent tal-baż (għal BJTs) ta’ dan it-transistor.

● Sors tal-Voltazzjoni Referenzjali: Is-sors tal-voltazzjoni referenzjali jilgħaq ruħu importanti bħala punt tal-benchmark stabili għad-dampjen tal-errur. Id-dampjen tal-errur jideppendi minn dan is-sors referenzjali fissa biex jikkontrolla preċiżament il-bieb jew il-baż tal-transistor tal-output, bl-għadd li jiżżamm voltazzjoni tal-output stabbli.

● Rezistori tal-Feedback: Dawn ir-rezistori jqasmu l-voltazzjoni tal-output biex jġeneraw voltazzjoni tal-feedback. Id-dampjen tal-errur jinqasma dan il-voltazzjoni tal-feedback mal-voltazzjoni referenzjali biex jiekol logħda regolazzjoni tal-output preċiża. Ir-rezistori żewġa tal-feedback huma mikonnessa fis-serje bejn ip-pin VOUT u GND, u l-voltazzjoni fit-tienilhom tiġi inportata fid-dampjen tal-errur.

● Dampjen tal-Errur: Jfunzjonax bħala l-“ċervell intelliġenti” tal-regolatur ta' serje, id-dampjen tal-errur jinqasma qodqod il-voltazzjoni tal-feedback (jiġifieri, il-voltazzjoni fit-tienil tal-divisor tal-rezistori tal-feedback) mal-voltazzjoni referenzjali. Jekk il-voltazzjoni tal-feedback tikunu infeqla mill-voltazzjoni referenzjali, id-dampjen tal-errur jiżżid il-forza tad-dritt għal MOSFET, jniżżel il-voltazzjoni tal-drain-source u jarażel il-voltazzjoni tal-output. Kontrarjament, jekk il-voltazzjoni tal-feedback tkun akbar mill-voltazzjoni referenzjali, id-dampjen jniżżel il-forza tad-dritt għal MOSFET, jirriżi il-voltazzjoni tal-drain-source u jniżżel il-voltazzjoni tal-output konseqwentement.

Fil-artiklu dan, infurthu sileġġu l-prinċipji ta' funzjonament, if-funzjonijiet, u l-konfigurazzjonijiet tal-ċirkwit ta' diversi tipi ta' regolaturi tal-voltazzjoni. Fil-parti li tgħaddi, se nispjegaw il-mekkanism ta' regolazzjoni dinamika tal-regolaturi linjari u nispjegaw id-differenzi bejn ir-regolaturi tat-tliet pin u l-LDO (Low Dropout).