Stap 12: Spanningsstabilisatoren
Een spanningsregelaar genereert een vaste uitgangsspanning van een vooraf ingestelde grootte die constant ongeacht wijzigingen aan haar input spanning of lading voorwaarden blijft. Er zijn twee soorten spanningsstabilisatoren:
- Lineaire
- Schakelen
Vermogensdissipatie van de lineaire regulator is recht evenredig met de uitgangsstroom voor een bepaalde input en de uitgangsspanning, dus typische efficiëntie kunnen 50% of nog lager. De optimale componenten te gebruiken, kan een schakelende regelaar efficiëntie binnen het bereik van de 90% bereiken. De uitvoer van het lawaai van een lineaire regulator is echter veel lager dan een schakelende regelaar met de dezelfde uitgangsspanning en de huidige eisen. Meestal kan de switch regulator hogere huidige belasting dan een lineaire regulator rijden.
Lineaire regelgever
Een lineaire regulator maakt gebruik van een actief (BJT of MOSFET) pass hulpmiddel (reeks of shunt) gecontroleerd door een differentiële versterker van hoge winst. Het vergelijkt de uitgangsspanning met een precieze referentie spanning en past de pass-apparaat te handhaven van een constante output-spanning.
Dit reguleren apparaat gedraagt zich als een variabele weerstand en past voortdurend de spanning divider netwerk teneinde een uitgangsspanning die constant is. Het verschil tussen de ingangsspanning en de gereglementeerde spanning is voortdurend als restwarmte absorberen. Als gevolg van lineaire spanningsstabilisatoren wordt vaak gebruikt in verschillende elektronische apparaten, zijn lineaire regelgevers in geïntegreerde circuit (IC) vorm zeer vaak. Er zijn verschillende soorten lineaire regulatoren.
Op zijn minst enige minimum bedrag hoger is dan de gewenste uitgangsspanning verlangen alle lineaire toezichthouders een ingangsspanning. Dat minimum bedrag heet de dropout spanning. Bijvoorbeeld, een gemeenschappelijke regelgevende instantie zoals de 7805 heeft een uitgangsspanning van 5V, maar kan dit alleen behouden als de ingangsspanning blijft boven over 7V, begint de uitgangsspanning verzakking onder het nominaal vermogen. Haar uitval spanning is daarom 7V − 5V = 2V. Er zijn twee soorten lineaire regelgever:
Vaste regelgevers
"Vaste" drie-terminal lineaire toezichthouders zijn algemeen beschikbaar voor het genereren van vaste spanningen van plus 3 V, en plus of min 5 V, 6V, 9 V, 12 V en 15 V, wanneer de lading minder dan 1,5 A. is De serie "78xx" (7805, 7812, etc.) regelen van de positieve spanning terwijl de serie "79xx" (7905, 7912, etc.) regelen negatieve spanningen. De laatste twee cijfers van het apparaatnummer zijn vaak de uitgangsspanning (bijvoorbeeld een 7805 is een regelgever van + 5 V, terwijl een 7915 een 15 V regulator is). Er zijn varianten op de 78xx serie ICs, zoals 78 L en 78S, waarvan sommige tot 2 ampère kan leveren.
Variabele regelgevers
Een verstelbare regulator genereert een vaste lage nominale spanning tussen de uitvoer en het aanpassen van de terminal (equivalent aan de terminal van de grond in een vaste regulator). Deze familie van toestellen omvat energiebesparende apparaten zoals LM723 en middelgrote macht apparaten zoals LM317 en L200. Sommige van de variabele regelgevers zijn beschikbaar in de pakketten met meer dan drie pinnen, waaronder dual in-line-pakketten. Zij bieden de mogelijkheid om de uitgangsspanning aanpassen met behulp van externe weerstanden van specifieke waarden.
De LM317-serie (+ 1.25V) regelt positieve spanningen, terwijl de LM337 serie (−1.25V) negatieve spanningen regelt. De aanpassing wordt uitgevoerd door de aanleg van een potentiële verdeler met de einden tussen de output van de regelgever en grond, en zijn centrum-kraan aangesloten op de terminal 'aanpassen' van de regulator. De verhouding van weerstanden bepaalt de uitgangsspanning met behulp van dezelfde feedbackmechanismen die eerder zijn beschreven.
Gebruikte lineaire spanningsregelaar
L7805 (spanningsregelaar - 5V): Dit is de fundamentele L7805 spanningsregelaar, een positieve regulator van de drie-terminal met een 5V vaste uitgangsspanning. Deze vaste regulator biedt een plaatselijke verordening, interne beperking van de huidige thermische uitschakeling controle en veilig gebied bescherming voor uw project. Elke één van deze spanningsstabilisatoren kan een maximale stroom van 1.5a output.
L7812 (spanningsregelaar - 12V): Dit is de fundamentele L7812 spanningsregelaar, een positieve regulator van de drie-terminal met een 12V vaste uitgangsspanning. Deze vaste regulator biedt een plaatselijke verordening, interne beperking van de huidige thermische uitschakeling controle en veilig gebied bescherming voor uw project. Elke één van deze spanningsstabilisatoren kan een maximale stroom van 1.5a output.
LM317 (verstelbaar 1.25V naar 37V): TheLM317 apparaat is een verstelbare drie-terminal positief-spanningsregelaar kunnen voeden van meer than1.5 A over een uitgangsspanning bereik van 1,25 V te 37V. Het vereist slechts twee externe weerstanden instellen van de uitgangsspanning. Het apparaat beschikt over een typische lijn-verordening van 0,01% en regulering van de typische belasting van 0,1%. Het omvat de huidige beperken, thermische overbelastingsbeveiliging en veilige operationele gebied bescherming.
Controleer of gegevensblad voor meer informatie.
Schakelende regelaar
Een switch regelgever omgezet de ingangsspanning dc in een geschakelde spanning toegepast op een vermogen-MOSFET of BJT-switch. De uitgangsspanning van de gefilterde power-schakelaar wordt terug naar een circuit dat besturingselementen de macht wissel voort en vandoor keer zodat de uitgangsspanning constant ongeacht ingangsspanning of de huidige veranderingen belasting blijft gevoed.
Er zijn drie gemeenschappelijke topologieën: buck (step-down), boost (step-up) en buck-boost (One-Step-opwaarts/stepdown). Andere topologieën omvatten de flyback, SEPIC, Cuk, push-pull, vooruit, full-bridge, en helft-bridge topologieën.
Switch regelgevende instanties eisen dat er een voorzieningen variëren hun uitgangsspanning in reactie op input en output voltage wijzigingen. Een benadering is het gebruik van de PWM waarmee de inbreng op de bijbehorende / uit-schakelaar, die haar aan en uit de tijd (taakcyclus) onder controle. In werking, wordt de regulator de gefilterde uitgangsspanning gevoed terug naar de PWM controller om te controleren van het pulserend sproeien. Als de gefilterde output de neiging om te veranderen, varieert de feedback die is toegepast op de PWM controller het pulserend sproeien om te handhaven van een constante output-spanning.
Boost converter
Een boost converter (step-up converter) is een DC-naar-DC power converter met een uitgangsspanning die groter is dan de ingangsspanning. Boost conversieprogramma's worden gebruikt wanneer het vereist een hogere spanning dan beschikbare spanning van de batterij. Stel dat u een 3,7 V batterij hebben maar u 5 V nodig voor uw apparaat dan kunt u het gebruiken van boost converter.
Vanwege het gemak met welke boost converters kunnen leveren grote over spanningen, zij zal bijna altijd omvatten enkele verordening om te controleren de uitgangsspanning, en er zijn vele I.Cs. vervaardigd voor dit doel een typisch voorbeeld van een IC boost converter is de LM27313 van Texas Instruments. Deze chip is ontworpen voor gebruik in energiebesparende systemen zoals PDA's, camera's, mobiele telefoons en GPS-apparaten. Een andere gemeenschappelijke instelbare boost converter is LM2577.
