Jännitteen säätöpiirit

Jännitteen säädin, kuten nimestä voi päätellä, on piiri, jota käytetään jännitteen säätämiseen. Säädetty jännite on tasainen jännitteen syöttö, jossa ei ole melua tai häiriöitä. Jännitesäätimen lähtö on riippumaton kuormitusvirrasta, lämpötilasta ja vaihtovirtajohdon vaihtelusta. Jännitesäätimiä on melkein jokaisessa elektroniikassa tai talotekniikassa, kuten TV, jääkaappi, tietokone jne., Syöttöjännitteen vakauttamiseksi.

Periaatteessa jännitteen säädin minimoi jännitteen vaihtelun laitteen suojaamiseksi. Sähkönjakelujärjestelmässä jännitteen säätimet ovat joko syöttöjohdoissa tai sähköasemassa. Tässä linjassa käytetään kahden tyyppisiä säätimiä, yksi on porrassäädin, jossa kytkimet säätävät virransyöttöä. Toinen on induktiosäädin, joka on vuorotteleva sähkökone, joka muistuttaa induktiomoottoria, syöttää virtaa toissijaisena lähteenä. Se minimoi jännitteen vaihtelut ja tuottaa vakaan lähdön.

On olemassa erilaisia ​​jännitesäätimiä, jotka selitetään alla.

Jännitteen säätimen piirin tyypit

Lineaarisen jännitteen säätimen piiri

• Sarjan jännitesäädin
• Shunt-jännitteen säädin

Zener-jännitteen säätimen piiri

Kytkentäjännitteen säätimen piiri

• Buck-tyyppi
• Tehostustyyppi
• Buck / Boost-tyyppi

Lineaarisen jännitteen säätimen piiri

Nämä ovat yleisimpiä elektroniikassa käytettyjä säätimiä tasaisen lähtöjännitteen ylläpitämiseksi. Lineaariset jännitesäätimet toimivat kuten jännitteenjakajapiiri, tässä säätimen vastus vaihtelee kuormituksen muutoksen suhteen ja antaa vakion lähtöjännitteen. Joitakin lineaarisen jännitesäätimen etuja ja haittoja on annettu alla:

Edut

• Lähtöjännite on matala
• Reagointi on nopeaa
• Vähemmän melua

Haitat

• Alhainen hyötysuhde
• Tarvitaan suuri tila
• Lähtöjännite on aina pienempi kuin tulojännite

1. Sarjan jännitesäädin

Sääntelemätön jännite on suoraan verrannollinen sarjaan kytketyn vastuksen jännitehäviöön ja tämä jännitehäviö riippuu kuorman kuluttamasta virrasta. Jos kuorman nykyinen kulutus kasvaa, myös perusvirta pienenee ja tästä johtuen vähemmän kollektorivirtaa virtaa kollektorin emitteriliittimen läpi ja siten kuorman läpi kulkeva virta kasvaa ja päinvastoin.

Shunttijännitteen säätimen säädetty lähtöjännite määritellään seuraavasti:

V _OUT = V _Z + V _BE

Zener-jännitesäädin

Zener-jännitesäätimet ovat halvempia ja sopivat vain pienitehoisille piireille. Sitä voidaan käyttää sovelluksissa, joissa säätämisen aikana hukkaan menevä teho ei ole suurta huolta.

Vastus on kytketty sarjaan zener-diodin kanssa diodin läpi virtaavan virran määrän rajoittamiseksi ja tulojännite Vin (jonka on oltava suurempi kuin zener-jännite) on kytketty poikki kuvan osoittamalla tavalla ja lähtöjännite Vout, otetaan zener-diodin poikki, kun Vout = Vz (Zenerin jännite). Kuten tiedämme, Zener-diodi alkaa toimia päinvastaisessa suunnassa, kun käytetty jännite on suurempi kuin Zenerin rikkoutumisjännite. Joten kun se alkaa johtaa, se ylläpitää samaa jännitettä sen yli ja virtaa takaisin ylimääräisen virran, jolloin saadaan vakaa lähtöjännite.

Lisätietoja Zener-diodista työskentelee täällä.

Kytkentäjännitesäädin

Kytkentäjännitesäätimiä on kolme tyyppiä:

• Buck- tai Step-Down-kytkentäjännitesäädin
• Tehostettu tai tehostettu kytkentäjännitesäädin
• Buck / Boost -kytkentäjännitteen säädin

Buck- tai Step-Down-kytkentäjännitesäädin

Buck Regulatoria käytetään alentamaan jännitettä lähdössä, voimme jopa käyttää jännitteenjakajapiiriä lähtöjännitteen vähentämiseksi, mutta jännitteenjakajapiirin hyötysuhde on pieni, koska vastukset haihduttavat energiaa lämpönä. Piirissä käytetään kondensaattoria, diodia, induktoria ja kytkintä. Buck-kytkentäjännitesäätimen kytkentäkaavio on annettu alla:

Kun kytkin ON-diodissa pysyy päinvastaisena ja virtalähde on kytketty induktoriin. Kun kytkin on auki, kelan napaisuus muuttuu päinvastaiseksi ja diodi muuttuu eteenpäin esijännitetyksi ja yhdistää kelan maahan. Sitten induktorin läpi kulkeva virta pienenee kaltevuudella:

d I _L / dt = (0-V _OUT) / L

Kondensaattoria käytetään estämään jännitteen putoaminen nollasta kuorman yli. Jos jatkamme kytkimen avaamista ja sulkemista, keskimääräinen jännite kuormituksessa on pienempi kuin toimitettu tulojännite. Voit ohjata lähtöjännitettä vaihtamalla kytkinlaitteen käyttöjaksoa.

Lähtöjännite = (Tulojännite) * (prosenttiosuus kytkimen PÄÄLLE-hetkestä)

Jos haluat oppia lisää Buck-muuntimesta, seuraa linkkiä.

Tehostettu tai tehostettu kytkentäjännitesäädin

Boost-säätäjää käytetään lisäämään kuorman jännitettä. Tehonsäätimen kytkentäkaavio on annettu alla:

Kun kytkin on suljettu, diodi käyttäytyy päinvastaisena ja virta induktorin yli kasvaa jatkuvasti. Nyt kun kytkin avataan, induktori luo voiman, joka saa virran jatkamaan ja kondensaattori alkaa latautua. Kytkemällä kytkintä jatkuvasti päälle ja pois päältä saamme jännitteen tulojännitettä suuremmalla kuormalla. Voimme ohjata lähtöjännitettä säätämällä kytkimen virta-aikaa (Ton).

Lähtöjännite = Tulojännite / Kytkimen ollessa auki

Jos haluat oppia lisää Boost-muuntimesta, seuraa linkkiä.

Buck-Boost-kytkentäjännitesäädin

Buck-Boost Switching Regulator on sekä Buck- että Boost Regulator -yhdistelmä, ja se antaa käänteisen lähdön, joka voi olla suurempi tai pienempi kuin toimitettu tulojännite.

Kun kytkin on PÄÄLLÄ, diodi käyttäytyy päinvastaisena ja induktori varaa energiaa ja kun kytkin on POIS, induktori alkaa vapauttaa energiaa päinvastaisella napaisuudella, joka lataa kondensaattorin. Kun induktoriin varastoitu energia muuttuu nollaksi, kondensaattori alkaa purkautua kuormaan päinvastaisella napaisuudella. Tästä johtuen buck-boost-säädin kutsutaan myös käänteiseksi säätimeksi.

Lähtöjännite määritellään seuraavasti

Vout = Vin (D / 1-D) Missä, D on käyttöjakso

Siksi, jos käyttöjakso on alhainen, säädin käyttäytyy Buck-säätimenä ja kun käyttöjakso on korkea, säädin käyttäytyy Boost-säätimenä.

Käytännön esimerkki säätimen piireistä

Positiivinen lineaarisen jännitteen säätimen piiri

Olemme suunnitelleet positiivisen lineaarisen jännitteen säätöpiirin 7805 IC: llä. Tällä IC: llä on kaikki piirit 5 voltin säännellyn syötön tuottamiseksi. Tulojännitteen tulisi olla vähintään yli 2 V nimellisarvosta, kuten LM7805: lle, meidän tulisi ainakin antaa 7 V.

Säätämätön tulojännite syötetään mikropiiriin ja saamme säädetyn jännitteen lähtöliittimessä. IC: n nimi määrittelee sen toiminnan, 78 edustaa positiivista merkkiä ja 05 edustaa säädetyn lähtöjännitteen arvoa. Kuten näet piirikaaviosta, annamme 9V 7805IC: lle ja saamme säänneltyä + 5V lähtöön. Kondensaattoria C1 ja C2 käytetään suodattamiseen.

Zener-jännitteen säätimen piiri

Tässä olemme suunnitelleet Zener-jännitesäätimen, joka käyttää 5,1 V: n Zener-diodia. Zener-diodi toimii anturielementtinä. Kun syöttöjännite ylittää sen rikkoutumisjännitteen, sen käynnistyminen johtaa päinvastaisessa suunnassa ja ylläpitää saman jännitteen sen yli ja virtaa takaisin ylimääräisen virran takaisin, jolloin saadaan vakaa lähtöjännite. Tässä piirissä annamme 9 V: n tulojännitteen ja saamme lähes 5,1 jännitettä säädettyä lähtöä.