ความแตกต่างระหว่าง Regulator แบบเชิงเส้น Regulator แบบสวิตชิ่ง และ Regulator แบบอนุกรม
1. วงจรควบคุมแรงดันเชิงเส้นกับวงจรควบคุมแรงดันสวิตชิ่ง
วงจรควบคุมแรงดันเชิงเส้นต้องการแรงดันขาเข้าที่สูงกว่าแรงดันขาออก มันจัดการความแตกต่างระหว่างแรงดันขาเข้าและขาออก—ซึ่งเรียกว่าแรงดัน Dropout—โดยการปรับความต้านทานภายในขององค์ประกอบควบคุม (เช่น ทรานซิสเตอร์)
คิดถึงวงจรควบคุมแรงดันเชิงเส้นเป็นผู้เชี่ยวชาญในการควบคุมแรงดันอย่างแม่นยำ เมื่อเผชิญกับแรงดันขาเข้าที่มากเกินไป มันจะทำการ “ตัด” ส่วนที่เกินจากแรงดันขาออกที่ต้องการ เพื่อให้แรงดันขาออกคงที่ แรงดันส่วนที่ถูก “ตัด” นั้นจะถูกเปลี่ยนเป็นความร้อนเพื่อรักษาความมั่นคงของแรงดันขาออก
ในแง่ของการกำหนดวงจร วงจรควบคุมแรงดันเชิงเส้นแบบอนุกรมทั่วไปใช้อะมปลิฟายเออร์ข้อผิดพลาด แหล่งกำเนิดแรงดันอ้างอิง และทรานซิสเตอร์ผ่านเพื่อสร้างระบบป้อนกลับวงจรป้อนกลับแบบป้อนกลับที่ตรวจสอบและแก้ไขแรงดันขาออกอย่างต่อเนื่องในเวลาจริง
วงจรควบคุมแรงดันเชิงเส้นรวมถึงวงจรควบคุมสามขาและวงจร LDO (Low Dropout) วงจรควบคุมสามขาใช้สถาปัตยกรรมแบบเดิมที่ต้องการความแตกต่างของแรงดันขาเข้าและขาออกที่ค่อนข้างมาก (โดยทั่วไป ≥2 V) ทำให้มีประสิทธิภาพต่ำ และเหมาะสมสำหรับการใช้งานที่มีกำลังปานกลางถึงสูง ในทางตรงกันข้าม วงจร LDO ได้รับการปรับแต่งให้มีแรงดัน Dropout ต่ำสุด (ต่ำสุด 0.1 V) ทำให้เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่แรงดันขาเข้าและขาออกใกล้เคียงกัน เช่น ในอุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่ แต่ต้องออกแบบทางความร้อนอย่างระมัดระวัง
รูปที่ 1 แสดงหลักการทำงานของวงจรควบคุมแรงดันเชิงเส้นและวงจรควบคุมแรงดันสวิตชิ่ง
ในทางกลับกัน วงจรควบคุมแรงดันสวิตชิ่งควบคุมเวลาการนำและการปิดของสวิตช์พลังงาน (เช่น MOSFETs) เพื่อปรับอัตราส่วนการทำงาน แรงดันขาเข้าจะถูกแปลงเป็นแรงดันขาออกเฉลี่ยที่มั่นคงผ่านการเก็บพลังงานและการกรองโดยอินดักเตอร์และคาปาซิเตอร์
คุณสมบัติหลักคือการควบคุมแบบ “Chopper-Style”: แรงดันขาเข้าจะถูกตัดที่ความถี่สูง และพลังงานที่ส่งไปยังขาออกจะถูกควบคุมโดยการปรับอัตราส่วนการทำงานของสวิตช์ วิธีนี้ทำให้ได้ประสิทธิภาพที่สูงกว่าวงจรควบคุมแรงดันเชิงเส้นอย่างมาก
โทโพโลยีที่พบบ่อยของวงจรควบคุมแรงดันสวิตชิ่งรวมถึง Buck (ลดแรงดัน), Boost (เพิ่มแรงดัน) และอื่น ๆ รองรับช่วงแรงดันขาเข้าที่กว้าง และเหมาะสมสำหรับการใช้งานที่มีกำลังสูงหรือสภาพแวดล้อมที่มีการเปลี่ยนแปลงของแรงดันขาเข้าอย่างมาก
รูปที่ 2 ให้การเปรียบเทียบระหว่างวงจรควบคุมแรงดันเชิงเส้นและวงจรควบคุมแรงดันสวิตชิ่ง คุณสามารถเลือกประเภทที่เหมาะสมตามความต้องการเฉพาะ: เลือกวงจรควบคุมแรงดันเชิงเส้นเมื่อความจำเป็นในความเงียบและความง่ายของวงจรเป็นสำคัญ; เลือกวงจรควบคุมแรงดันสวิตชิ่งเมื่อต้องการประสิทธิภาพสูงและส่งกำลังสูง
| คุณลักษณะ | วงจรปรับแรงดันเชิงเส้น | วงจรปรับแรงดันแบบสวิตชิ่ง |
| ประสิทธิภาพ | ต่ำ (สูญเสียพลังงานมากเมื่อความต่างศักย์สูง) | สูง (80%-95%) |
| ความต้องการในการระบายความร้อน | ต้องใช้ฮีทซิงค์ (ความร้อนถูกกำจัดโดยตรง) | ต่ำ (ความร้อนเกิดขึ้นทางอ้อมจากการสูญเสียจากการสวิตชิ่ง) |
| เสียงรบกวน | เอาต์พุตบริสุทธิ์ ไม่มีริปเปิ้ลความถี่สูง | มีเสียงรบกวนจากการสวิตชิ่ง ต้องการการปรับปรุงฟิลเตอร์ |
| สถานการณ์การใช้งาน | แหล่งจ่ายไฟขนาดเล็ก ความแม่นยำสูง (เช่น เซ็นเซอร์) | แหล่งจ่ายไฟขนาดใหญ่ แรงดันขาเข้ากว้าง (เช่น โมดูลพลังงาน) |
2. ตัวปรับแรงดันแบบอนุกรม
ตัวปรับแรงดันแบบอนุกรมถูกวางไว้ระหว่างแหล่งกำเนิดไฟฟ้าและโหลด โดยทำหน้าที่เหมือน “ผู้พิทักษ์ในการควบคุมแรงดัน” หลักการการทำงานของมันคือการปรับความต้านทานของตัวต้านทานแปรผันตามการเปลี่ยนแปลงของแรงดันขาเข้าหรือกระแสขาออก เพื่อรักษาแรงดันขาออกให้อยู่ในระดับที่คงที่และได้กำหนดไว้
ในเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ วงจรรวมสำหรับตัวปรับแรงดันแบบอนุกรมใช้อุปกรณ์ทำงานเช่น MOSFET หรือ晶体管继续
似乎我的回复被截断了，让我继续完成泰语翻译。
ในเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ วงจรรวมสำหรับตัวปรับแรงดันแบบอนุกรมใช้อุปกรณ์ทำงานเช่น MOSFET หรือทรานซิสเตอร์จังหวะสองขั้ว (BJTs) เพื่อแทนที่ตัวต้านทานแปรผันแบบดั้งเดิม ทำให้ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของตัวปรับแรงดันเพิ่มขึ้นอย่างมาก โครงสร้างวงจรของตัวปรับแรงดันแบบอนุกรมมีความแม่นยำและมีโครงสร้างที่ดี ประกอบด้วยส่วนประกอบหลัก 4 ส่วน ดังนี้: ● ทรานซิสเตอร์ขาออก: เชื่อมต่อระหว่างขาเข้าและขาออกของตัวปรับแรงดัน ทำหน้าที่เหมือนสะพานเชื่อมระหว่างแหล่งกำเนิดไฟฟ้ากับโหลด เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของแรงดันขาเข้าหรือกระแสขาออก สัญญาณจากแอมพลิฟายเออร์ความผิดพลาดจะควบคุมแรงดันเกต (สำหรับ MOSFET) หรือกระแสฐาน (สำหรับ BJTs) ของทรานซิสเตอร์นี้อย่างแม่นยำ ● แหล่งแรงดันอ้างอิง: เป็นมาตรฐานที่มั่นคงสำหรับแอมพลิฟายเออร์ความผิดพลาด มีบทบาทสำคัญ แอมพลิฟายเออร์ความผิดพลาดอาศัยแรงดันอ้างอิงที่คงที่นี้เพื่อควบคุมแรงดันเกตหรือกระแสฐานของทรานซิสเตอร์ขาออก ทำให้แรงดันขาออกมั่นคง ● ตัวต้านทานป้อนกลับ: ตัวต้านทานเหล่านี้แบ่งแรงดันขาออกเพื่อสร้างแรงดันป้อนกลับ แอมพลิฟายเออร์ความผิดพลาดเปรียบเทียบแรงดันป้อนกลับนี้กับแรงดันอ้างอิงเพื่อควบคุมแรงดันขาออกอย่างแม่นยำ ตัวต้านทานป้อนกลับสองตัวเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรมระหว่างขา VOUT และ GND และแรงดันที่จุดกลางถูกป้อนเข้าไปยังแอมพลิฟายเออร์ความผิดพลาด ● แอมพลิฟายเออร์ความผิดพลาด: ทำหน้าที่เป็น “สมองอัจฉริยะ” ของตัวปรับแรงดันแบบอนุกรม แอมพลิฟายเออร์ความผิดพลาดเปรียบเทียบแรงดันป้อนกลับ (คือแรงดันที่จุดกลางของตัวต้านทานป้อนกลับ) กับแรงดันอ้างอิง หากแรงดันป้อนกลับต่ำกว่าแรงดันอ้างอิง แอมพลิฟายเออร์ความผิดพลาดจะเพิ่มกำลังขับให้กับ MOSFET ลดแรงดัน Drain-Source และทำให้แรงดันขาออกสูงขึ้น ตรงกันข้าม หากแรงดันป้อนกลับสูงกว่าแรงดันอ้างอิง แอมพลิฟายเออร์จะลดกำลังขับให้กับ MOSFET เพิ่มแรงดัน Drain-Source และลดแรงดันขาออกลงตามลำดับ ในบทความนี้ เราได้สำรวจหลักการการทำงาน ฟังก์ชัน และโครงสร้างวงจรของตัวปรับแรงดันหลายประเภท ในตอนต่อไป เราจะอธิบายกลไกการควบคุมแบบไดนามิกของตัวปรับแรงดันแบบเชิงเส้น และชี้แจงความแตกต่างระหว่างตัวปรับแรงดันสามขาและตัวปรับแรงดันแบบ LDO (Low Dropout)
