Linear regulatorlar Switching regulatorlar va Series regulatorlar orasidagi farqlar

1. Do'kondosh reguliatorlar va o'zgaruvchiliq reguliatorlari

Do'kondosh reguliator uchun kirish voltajining chiqariladigan voltajdan yuqori bo'lishi lozim. U kirish va chiqariladigan voltaj orasidagi farqni—bu "dropout voltaj" deb ataladi—ichki reguliruyotgan elementining (masalan, tranzistorning) impedansini o'zgartirib boradi.

Do'kondosh reguliatorni aniq "voltaj nazorat eksperti" kabi qarash mumkin. Kirish voltaji juda yuqori bo'lganda, u aniqlik bilan "harakat qiladi" va talab qilinadigan chiqariladigan darajadan ortib ketadigan qismni "kesib tashlaydi", shunda chiqariladigan voltaj doimiy qoladi. Qisqa etilgan voltaj nihoyatda issiq sifatida ishlatiladi, to'g'ridan-to'g'ri chiqariladigan voltajni muvaffaqiyatli saqlaydi.

Shema konfiguratsiyasi jihatdan, oddiy do'kondosh reguliator xatolik amplyfikator, referens voltaj manbaasi va o'tkazuvchi tranzistorlardan iborat yopilgan o'ngacha fikr beradigan tizimni yaratadi, bu tizim chiqariladigan voltajni doimiy ravishda monitorlash va to'g'ilishini ta'minlaydi.

Do'kondosh reguliatorlar asosan uch terminalli reguliatorlar va LDO (Low Dropout) reguliatorlariga ega. Birinchisi, oddiy arxitektura talab qiladi, bu esa nisbatan katta kirish va chiqariladigan voltaj orasidagi farqni (kamida ≥2 V) talab qiladi, bu esa kamroq samaradorlikka olib keladi, va o'rta- va yuqori quvvatli qurilmalar uchun mos. Aksincha, LDO reguliatorlari minimal dropout voltaj (o'rtacha 0.1 V gacha) uchun optimallashtirilgan, bu esa kirish va chiqariladigan voltaj orasidagi farq kamligi holatida idealdir—masalan, batareya energiyali qurilmalarda—ammo tez-tez ishlab chiqarish uchun havoziqiy ishlab chiqarish zarur.

Rasm 1 do'kondosh va o'zgaruvchilik reguliatorlarining ishlash printsiplarini tasvirlaydi.

O'zgaruvchilik reguliatorlari, aksincha, energetik o'tkazuvchilar (masalan, MOSFETlar) ishga tushishi va o'chirilishi vaqtini boshqarish orqali energetik transfer davrigini o'zgartiradi. Kirish voltaj nihoyatda induktorlar va kondensorlar orqali saqlanadigan va filtrlangan holda to'g'ri chiqariladigan voltajga aylanadi.

Ularning asosiy xususiyati "qatoriyo nazorat": kirish voltajini yuqori tebratdagi qatoriyo bilan kesib tashlaydi, va chiqariladigan energiya o'tkazuvchining ish-davri ushlanishi orqali boshqariladi. Bu yondashuv do'kondosh reguliatorlarga nisbatan aniq samaradorlikni ta'minlaydi.

O'zgaruvchilik reguliatorlarining umumiy topologiyalari Buck (pasaytirish), Boost (yuqoriga oshirish) va boshqalar, katta kirish voltaj diapazonini qo'llab-quvvatlaydi va ulardan yuqori quvvatli qurilmalar uchun yoki kirish voltajida katta harakatlarni ko'rsatadigan mohitlar uchun foydalanish mumkin.

Rasm 2 do'kondosh va o'zgaruvchilik reguliatorlari orasidagi solishtirmani beradi. Siz o'zingizning xususiy talablaringizga qarab moslagan turdagi reguliatorni tanlaya olasiz: kam zang va shema oddiylik talab qilinadigan paytda do'kondosh reguliatorni, aksincha, yuqori samaradorlik va yuqori quvvat talab qilinadigan paytda o'zgaruvchilik reguliatorni tanlang.

2. Seriyal oʻzgaruvchilari

Seriyal oʻzgaruvchi quvvat manbasi va yuk orasida joylashtiriladi, toʻgʻridan-toʻgʻri “oʻzgaruvchi himoya qiluvchi” kabi ishlaydi. Uni ishlash printsipi, kirish quvvatining yoki chiqish oqimining oʻzgarishi bilan, oʻzgaradigan direktorning muzdaxtiligini dinamik ravishda oʻzgartirish orqali, chiqish quvvatini barqaror, oldindan belgilangan qiymatda saqlashni oʻz ichiga oladi.

Zamonaviy elektron texnikada, seriyal oʻzgaruvchi IC-lar, masalan, MOSFET yoki bipolar zanjir tranzistorlarni (BJT) aniq oʻzgaradigan direktorlarni almashtirish uchun elegantly foydalanadi, bu oʻzgaruvchining ishchiligi va etkinligini nihoyatda oshiradi.

Seriyal oʻzgaruvchining shema tuzilishi aniq va juda yaxshi tartiblangan, asosan quyidagi toʻrtta asosiy komponentdan iborat:

● Chiqish tranzistori: Oʻzgaruvchining kirish va chiqish kontaktlari orasida seriyaningga ulangan, bu tranzistor ustma-quvvat manbasini va pastki yukni bogʻlovchi koʻprikgacha xizmat qiladi. Kirish quvvatining yoki chiqish oqimining oʻzgarishi bilan, xato kuchaytirgichdan kelib chiqqan signal ushbu tranzistorning voris quvvatini (MOSFETlar uchun) yoki asosiy oqimini (BJTlar uchun) aniq nazorat qiladi.

● Bazaviy quvvat manbasi: Xato kuchaytirgich uchun barqaror standart sifatida, bazaviy quvvat manbasi muhim rol oʻynaydi. Xato kuchaytirgich ushbu sabit referensiyaga asoslanib, chiqish tranzistorining vorisi yoki asosi aniq nazorat qilinadi, shuning uchun chiqish quvvati barqaror boʻlib qoladi.

● Obrat mazkurdiruvchi direktorlar: Ushbu direktorlar chiqish quvvatini boʻlib, obrat mazkurdiruvchi quvvat yaratish uchun ishlatiladi. Xato kuchaytirgich ushbu obrat mazkurdiruvchi quvvatni (ya'ni, obrat mazkurdiruvchi direktor boʻlinmasi oʻrtasidagi quvvat) referensiya quvvat bilan solishtiradi, shundan soʻng aniq chiqish nazoratini amalga oshiradi. Ikki obrat mazkurdiruvchi direktor VOUT va GND kontaktlari orasida seriyaningga ulangan, ularning oʻrtasidagi quvvat xato kuchaytirgichga beriladi.

● Xato kuchaytirgichi: Seriyal oʻzgaruvchining “intellektual miya” sifatida, xato kuchaytirgichi obrat mazkurdiruvchi quvvatni (ya'ni, obrat mazkurdiruvchi direktor boʻlinmasi oʻrtasidagi quvvat) referensiya quvvat bilan eʼtiborli ravishda solishtiradi. Agar obrat mazkurdiruvchi quvvat referensiya quvvatidan past boʻlsa, xato kuchaytirgichi MOSFETga beriladigan kuchlanish darajasini oshiradi, uni drain-source quvvatini kamaytiradi va shunday qilib chiqish quvvatini oshiradi. Aks holda, agar obrat mazkurdiruvchi quvvat referensiya quvvatidan yuqori boʻlsa, kuchaytirgichi MOSFETning kuchlanish darajasini pasaytiradi, drain-source quvvatini oshiradi va chiqish quvvatini mos ravishda kamaytiradi.

Bu maqolada, biz bir nechta turdagi oʻzgaruvchilar ishlash printsiplari, vazifalari va shema tuzilishini yanada tahlil qildik. Keyingi qismda, linear oʻzgaruvchilar dinamik nazorat mekanizmini tushuntiramiz va uch kontaktni oʻz ichiga olgan oʻzgaruvchilar va LDO (Low Dropout) oʻzgaruvchilari orasidagi farqlarni izohlaymiz.