లినియర్ రెగులేటర్లు, స్విచింగ్ రెగులేటర్లు, మరియు సిరీస్ రెగులేటర్ల మధ్య వ్యత్యాసాలు

1. లీనియర్ రిగులేటర్లు విరామం స్విచింగ్ రిగులేటర్లు

లీనియర్ రిగులేటర్కు దశల వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువ ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ అవసరం. ఇది ఇన్పుట్ మరియు ఆవర్ట్ వోల్టేజ్ల మధ్య ఉన్న వ్యత్యాసాన్ని—డ్రాపౌట్ వోల్టేజ్గా పిలువబడుతుంది—అంతర్భుతంగా ఉన్న నియంత్రణ మూలకం (ట్రాన్సిస్టర్ వంటి) యొక్క ఇమ్పీడెన్స్ను మార్చడం ద్వారా నిర్వహిస్తుంది.

లీనియర్ రిగులేటర్ను ఒక సామర్థ్యవంతమైన "వోల్టేజ్ నియంత్రణ ఆధికారి"గా భావించండి. అధిక ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ ముఖందటినప్పుడు, ఇది అవసరమైన ఆవర్ట్ లెవల్ని మధ్య ఉన్న అంతం తీసివేయడం ద్వారా నిర్ణయంగా "చర్యకాలు" చేస్తుంది, అది ఆవర్ట్ వోల్టేజ్ స్థిరంగా ఉండాలనుకుంది. అంతం తీసివేయబడిన అధిక వోల్టేజ్ అంతమైనది హీట్ గా విసర్జించబడుతుంది, స్థిరమైన ఆవర్ట్ ని నిలిపివేస్తుంది.

సర్క్యుట్ కన్ఫిగరేషన్ దృష్ట్యా, ఒక సాధారణ సిరీస్ లీనియర్ రిగులేటర్ ఎర్రర్ అమ్ప్లిఫైయర్, రిఫరన్స్ వోల్టేజ్ సోర్స్, మరియు పాస్ ట్రాన్సిస్టర్ ద్వారా ఏర్పడుతుంది, అది స్థిరంగా ఆవర్ట్ వోల్టేజ్ని నిరంతరం మోనిటార్ చేసి దాదాపు సంశోధిస్తుంది.

లీనియర్ రిగులేటర్లు మూడు-టర్మినల్ రిగులేటర్లు మరియు LDO (లో డ్రాపౌట్) రిగులేటర్లు అనుకుంటాయి. మొదటిది ఒక సాధారణ ఆర్కిటెక్చర్ను ఉపయోగిస్తుంది, దానికి సంబంధించిన ఇన్పుట్-ఆవర్ట్ వోల్టేజ్ వ్యత్యాసం ఎక్కువ (సాధారణంగా ≥2 V), ఇది కమీ కష్టకరం చేస్తుంది, మరియు మధ్యంతర-ప్రత్యుత్తమ పవర్ అప్లికేషన్లకు యోగ్యం. వ్యతిరేకంగా, LDO రిగులేటర్లు కనిష్ఠ డ్రాపౌట్ వోల్టేజ్కు (ఎక్కువ తుది 0.1 V) వైపు వినియోగించబడుతాయి, అవి బ్యాటరీ ప్రాదేశిక ప్రయోజనాలలో ఇన్పుట్ మరియు ఆవర్ట్ వోల్టేజ్ల మధ్య చాలా దగ్గరగా ఉన్నప్పుడు అత్యవసరం, కానీ తాపం డిజైన్ యొక్క నిర్ణయం అవసరం.

చిత్రం 1 లీనియర్ మరియు స్విచింగ్ రిగులేటర్ల పని ప్రణాళికలను చూపుతుంది.

అన్య వైపు, స్విచింగ్ రిగులేటర్లు పవర్ స్విచ్‌లు (ఉదాహరణకు, MOSFETs) యొక్క కండక్షన్ మరియు ఓఫ్ టైమింగ్ను నియంత్రించడం ద్వారా ఎనర్జీ ట్రాన్స్ఫర్ యొక్క డ్యూటీ సైక్ల్ మార్చడం. ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ తర్వాత ఇండక్టర్లు మరియు కెపాసిటర్ల ద్వారా ఎనర్జీ స్థాయి చేసేందుకు మరియు ఫిల్టర్ చేసేందుకు స్థిరమైన ఔసిటావోల్టేజ్గా మార్చబడుతుంది.

వారి మూల లక్షణం "చాపరింగ్-స్టైల్" నియంత్రణ: ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ ఉన్నత తరంగాంకంలో చాపించబడుతుంది, మరియు ఆవర్ట్ వైపు నుండి ఎనర్జీ నియంత్రించడం స్విచ్ డ్యూటీ సైక్ల్ మార్చడం ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది. ఈ పద్ధతి లీనియర్ రిగులేటర్ల కంటే ఎక్కువ కష్టకరం చేస్తుంది.

స్విచింగ్ రిగులేటర్ల యొక్క సాధారణ టాపోలజీలు బక్ (స్టెప్-డౌన్), బోస్ట్ (స్టెప్-అప్), మరియు ఇతరవి, విస్తృత ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ వ్యాప్తులను మద్దతు చేస్తాయి, మరియు వాటిని ఉన్నత పవర్ అప్లికేషన్లకు లేదా ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ వ్యత్యాసం చాలా ఉన్న పరిస్థితులకు యోగ్యంగా ఉంటాయి.

చిత్రం 2 లీనియర్ మరియు స్విచింగ్ రిగులేటర్ల మధ్య పోరాటను అందిస్తుంది. మీ ప్రత్యేక అవసరాల ఆధారంగా యోగ్య రకాన్ని ఎంచుకోవచ్చు: కమ్ నాయిజ్ మరియు సర్క్యుట్ సరళతను ప్రాధాన్యత ఇచ్చేందుకు లీనియర్ రిగులేటర్ను ఎంచుకోండి; ఉన్నత కష్టకరత మరియు ఉన్నత పవర్ డెలివరీ అవసరం ఉన్నప్పుడు స్విచింగ్ రిగులేటర్ను ఎంచుకోండి.

శ్రేణి వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్లు

శ్రేణి వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ పవర్ సోర్స్ మరియు లోడ్ మధ్య ఉంటుంది, అది తేలికగా “వోల్టేజ్ నియంత్రణ గార్డియన్” చేస్తుంది. దాని పని ప్రణాళిక ఈనాడు ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ లేదా ఔట్‌పుట్ కరెంట్ యొక్క మార్పులకు ప్రతిసాధన చేసుకొని, వేరేబుల్ రెజిస్టర్ యొక్క రెజిస్టన్స్‌ను డైనమిక్ గా మార్చడం ద్వారా, ఔట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను స్థిరమైన, ముందుగా నిర్ధారించబడిన విలువకు నిలిపి ఉంచడం.

హైటెక్ ఎలక్ట్రానిక్ సంఖ్యలో, శ్రేణి రెగ్యులేటర్ ICS అక్టివ్ డైవైస్‌లు—MOSFETs లేదా బయపోలర్ జంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్లు (BJTs)—ఉపయోగించడం ద్వారా, పారంపరిక వేరేబుల్ రెజిస్టర్‌లను అందమైన మార్గంలో మార్చడం, అది రెగ్యులేటర్ యొక్క పని పరిమాణం మరియు నమ్మకాన్ని పెంచుతుంది.

శ్రేణి వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ యొక్క సర్కిట్ కన్ఫిగరేషన్ తేలికగా మరియు స్థిరంగా ఉంటుంది, ప్రధానంగా క్రింది నాలుగు ముఖ్య ఘటకాలను కలిగి ఉంటుంది:

● ఔట్‌పుట్ ట్రాన్సిస్టర్: ఇది రెగ్యులేటర్ యొక్క ఇన్‌పుట్ మరియు ఔట్‌పుట్ పిన్‌ల మధ్య శ్రేణిలో కన్నెక్ట్ అవుతుంది, ఇది పైస్ట్రిం పవర్ సోర్స్ మరియు డౌన్‌స్ట్రిం లోడ్ మధ్య బ్రిడ్జ్ పాత్ర చేస్తుంది. ఇన్‌పుట్ వోల్టేజ్ లేదా ఔట్‌పుట్ కరెంట్ యొక్క హెచ్చరికలో, ఎర్రర్ అమ్ప్లిఫైయర్ నుండి వచ్చే సిగ్నల్ ఈ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క గేట్ వోల్టేజ్ (MOSFETs కోసం) లేదా బేస్ కరెంట్ (BJTs కోసం)ని తేలికగా నియంత్రిస్తుంది.

● రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్ సోర్స్: ఇది ఎర్రర్ అమ్ప్లిఫైయర్ యొక్క స్థిర మానదండంగా పని చేస్తుంది. ఎర్రర్ అమ్ప్లిఫైయర్ ఈ స్థిర రిఫరెన్స్ పై ఆధారపడి, ఔట్‌పుట్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క గేట్ లేదా బేస్‌ని తేలికగా నియంత్రిస్తుంది, అలాగే స్థిరమైన ఔట్‌పుట్ వోల్టేజ్ నియంత్రిస్తుంది.

● ఫీడ్బ్యాక్ రెజిస్టర్స్: ఈ రెజిస్టర్స్ ఔట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను విభజించడం ద్వారా ఫీడ్బ్యాక్ వోల్టేజ్ తోడిగా ఉంటాయ. ఎర్రర్ అమ్ప్లిఫైయర్ ఈ ఫీడ్బ్యాక్ వోల్టేజ్‌ను రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్‌తో పోల్చడం ద్వారా తేలిక ఔట్‌పుట్ నియంత్రణను చేస్తుంది. రెండు ఫీడ్బ్యాక్ రెజిస్టర్స్ VOUT మరియు GND పిన్‌ల మధ్య శ్రేణిలో కన్నెక్ట్ అవుతాయి, వాటి మధ్య వోల్టేజ్ ఎర్రర్ అమ్ప్లిఫైయర్‌లో ప్రవేశిస్తుంది.

● ఎర్రర్ అమ్ప్లిఫైయర్: ఇది శ్రేణి రెగ్యులేటర్ యొక్క “ప్రజ్ఞాత్మక ముఖం” పాత్ర చేస్తుంది, ఇది ఫీడ్బ్యాక్ వోల్టేజ్ (అంటే, ఫీడ్బ్యాక్ రెజిస్టర్ డైవైడర్ యొక్క మధ్య వోల్టేజ్) మరియు రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్‌ను తేలికగా పోల్చడం ద్వారా పని చేస్తుంది. ఫీడ్బ్యాక్ వోల్టేజ్ రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్ కంటే తక్కువగా ఉంటే, ఎర్రర్ అమ్ప్లిఫైయర్ MOSFET యొక్క డ్రైవ్ స్ట్రెంగ్‌ను పెంచుతుంది, దాని డ్రెయిన్-సోర్స్ వోల్టేజ్‌ని తగ్గించడం ద్వారా ఔట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను పెంచుతుంది. విపరీతంగా, ఫీడ్బ్యాక్ వోల్టేజ్ రిఫరెన్స్ వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటే, అమ్ప్లిఫైయర్ MOSFET యొక్క డ్రైవ్ స్ట్రెంగ్‌ను తగ్గిస్తుంది, దాని డ్రెయిన్-సోర్స్ వోల్టేజ్‌ని పెంచడం ద్వారా ఔట్‌పుట్ వోల్టేజ్‌ను తగ్గిస్తుంది.

ఈ వ్యాసంలో, మేము వివిధ వర్గాల వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ల పని ప్రణాళికలు, పాత్రలు, మరియు సర్కిట్ కన్ఫిగరేషన్‌లను మరింత అభ్యర్థించాము. తదుపరి ప్రకటనలో, మేము లినియర్ రెగ్యులేటర్ల డైనమిక్ నియంత్రణ మెకానిజం మరియు మూడు-టర్మినల్ రెగ్యులేటర్ల మరియు LDO (లో డ్రాపౌట్) రెగ్యులేటర్ల మధ్య వ్యత్యాసాలను వివరిస్తాము.