Bagaimana Pengawal Voltan berfungsi

Pengawal selia voltan adalah ciri umum dalam banyak litar untuk memastikan voltan tetap dan stabil dibekalkan kepada elektronik sensitif. Bagaimana mereka beroperasi adalah khas dari banyak litar analog, penggunaan maklum balas yang bijak dan elegan untuk menyesuaikan output ke tahap yang dikehendaki.

Gambaran Pengatur Voltan

Apabila voltan yang stabil dan boleh dipercayai diperlukan, pengawal selia voltan adalah komponen pergi ke. Pengawal selia voltan mengambil voltan masukan dan membuat voltan keluaran terkawal tanpa mengira voltan masukan pada tahap voltan tetap atau atau voltan boleh laras (dengan memilih komponen luaran yang betul). Peraturan automatik tahap voltan output ini dikendalikan oleh pelbagai teknik maklum balas, sesetengahnya mudah seperti diod zener manakala yang lain termasuk topologi maklum balas yang kompleks yang boleh meningkatkan prestasi, kebolehpercayaan, kecekapan, dan menambahkan ciri-ciri lain seperti meningkatkan voltan keluaran di atas voltan input pengatur voltan.

Bagaimana Pengawal Tegar Voltan Berfungsi

Mengekalkan voltan tetap dengan input yang tidak diketahui dan berpotensi (atau lebih buruk) memerlukan isyarat maklum balas untuk mengetahui apa penyesuaian perlu dibuat. Pengawal selar linear menggunakan transistor kuasa (sama ada BJT atau MOSFET bergantung kepada komponen yang digunakan) sebagai perintang berubah yang berkelakuan seperti separuh pertama rangkaian pembahagi voltan. Pengeluaran pembahagi voltan digunakan sebagai maklum balas untuk menggerakkan transistor kuasa dengan sewajarnya untuk mengekalkan voltan keluaran tetap. Sayangnya, kerana transistor berkelakuan seperti perintang ia membazirkan banyak tenaga dengan mengubahnya menjadi panas, selalunya banyak haba. Oleh kerana jumlah kuasa yang ditukar kepada haba adalah sama dengan kejatuhan voltan di antara voltan masukan dan masa voltan keluaran arus dibekalkan, kuasa yang hilang mungkin seringkali menjadi sangat tinggi dan memerlukan heatsink yang baik.

Satu bentuk pengawal selar linear adalah pengawal selia shunt, seperti dioda Zener . Daripada bertindak sebagai rintangan siri berubah-ubah seperti pengawal selar linear yang tipikal, pengawal selia shunt menyediakan jalan ke tanah untuk voltan berlebihan (dan semasa) untuk mengalir melalui. Malangnya, jenis pengawal selia ini seringkali kurang berkesan daripada pengatur linear siri tipikal dan hanya praktikal apabila kuasa sangat diperlukan dan dibekalkan.

Bagaimana Mengubah Pengawal Voltan Berfungsi

Pengawal selia voltan beralih berfungsi pada prinsipal yang sama sekali berbeza daripada pengatur voltan linear. Daripada bertindak sebagai voltan atau tenggelam semasa untuk menghasilkan keluaran malar, pengawal selia bertukar menyimpan tenaga pada tahap yang ditentukan dan menggunakan maklum balas untuk memastikan bahawa tahap cas dikekalkan dengan riak voltan yang minimum. Teknik ini membolehkan pengawal selia bertukar menjadi lebih cekap agar pengatur linear dengan menghidupkan transistor sepenuhnya (dengan rintangan minimum) hanya apabila litar simpanan tenaga memerlukan tenaga yang meletup. Ini mengurangkan jumlah kuasa yang terbuang dalam sistem kepada rintangan transistor ketika bertukar kerana peralihan daripada melakukan (rintangan yang sangat rendah) kepada rondaan yang tidak melakukan (rintangan yang sangat tinggi) dan kerugian litar kecil yang lain.

Lebih cepat suis pengawal selia bertukar, kapasiti penyimpanan tenaga kurang diperlukan untuk mengekalkan voltan keluaran yang diingini yang bermaksud komponen yang lebih kecil boleh digunakan. Walau bagaimanapun, kos penukaran yang lebih cepat adalah kerugian dalam kecekapan kerana lebih banyak masa dibelanjakan untuk peralihan di antara keadaan menjalankan dan bukan konduksi yang bermakna lebih banyak kuasa hilang disebabkan oleh pemanasan rintangan.

Kesan sampingan lain yang lebih cepat ialah penambahan bunyi elektronik yang dihasilkan oleh pengawal selia penukaran. Dengan menggunakan teknik pensuisan yang berbeza, pengawal selia berpindah boleh melonggarkan voltan input (topologi buck), meningkatkan voltan (topologi rangsang), atau kedua-dua langkah ke bawah atau meningkatkan voltan (dorongan buck) yang diperlukan untuk mengekalkan voltan keluaran yang diingini yang menjadikan pengawal selia beralih pilihan untuk banyak aplikasi berkuasa bateri sejak pengawal selia bertukar boleh meningkatkan atau meningkatkan voltan masukan dari bateri apabila pelepasan bateri. Ini membolehkan elektronik untuk terus berfungsi dengan baik di luar titik di mana bateri boleh secara langsung membekalkan voltan yang betul untuk litar berfungsi.