Регулятор напряжения — это простое и экономичное устройство, способное изменять входное напряжение на разный уровень на выходе и поддерживать постоянное выходное напряжение даже в изменяющихся условиях нагрузки. Почти все электронные устройства, от зарядного устройства для мобильного телефона до кондиционеров и сложных электромеханических устройств, используют регулятор напряжения для подачи различного постоянного напряжения на различные компоненты устройства. Кроме того, во всех цепях питания используются микросхемы-стабилизаторы напряжения.

Например, в вашем смартфоне регулятор напряжения используется для повышения или понижения напряжения аккумулятора для таких компонентов как светодиод подсветки, микрофон, SIM-карта и т. д., которым требуется более высокое или пониженное напряжение, чем обеспечивает аккумулятор. Выбор неправильного стабилизатора напряжения может привести к снижению надежности, повышению энергопотребления и даже к перегоранию компонентов.

Итак, в этой статье мы обсудим некоторые важные параметры, которые следует учитывать при выборе стабилизатора (регулятора) напряжения для вашего проекта.

1. Входное и выходное напряжение

Первым шагом к выбору регулятора напряжения является знание входного и выходного напряжения, с которым вы будете работать. Линейным регуляторам напряжения требуется входное напряжение, превышающее номинальное выходное напряжение. Если входное напряжение меньше желаемого выходного напряжения, то это приводит к состоянию недостаточного напряжения, из-за которого регулятор не может обеспечить требуемое напряжение на нагрузке.

Например, если вы используете стабилизатор напряжения 5 В с падением напряжения 2 В, то входное напряжение должно быть как минимум равно 7 В для регулируемого выхода. Входное напряжение ниже 7 В приведет к нерегулируемому выходному напряжению.

Существуют разные типы стабилизаторов напряжения для разных диапазонов входного и выходного напряжения. Например, вам понадобится стабилизатор напряжения 5 В для Arduino Uno и стабилизатор напряжения 3,3 В для модуля ESP8266. Вы даже можете использовать стабилизатор переменного напряжения, который можно использовать для различных выходных приложений.

2. Падение напряжения

Падение напряжения — это разница между входным и выходным напряжением регулятора напряжения. Например, минимальное входное напряжение регулятора 7805 составляет 7 В, а выходное напряжение — 5 В, поэтому падение напряжения на нем составляет 2 В. Если входное напряжение опустится ниже, выходное напряжение (5 В) + напряжение падения (2 В) приведет к нерегулируемому выходному напряжению, которое может повредить ваше устройство. Поэтому, прежде чем выбирать стабилизатор напряжения, проверьте падение напряжения на нем.

Падение напряжения зависит от стабилизатора напряжения, например, вы можете найти ряд стабилизаторов на 5 В с различным падением напряжения. Линейные регуляторы могут быть чрезвычайно эффективными, когда они работают с очень низким входным падением напряжения. Поэтому, если вы используете батарею в качестве источника питания, для большей эффективности вы можете использовать регуляторы LDO.

3. Рассеяние мощности

Линейные стабилизаторы напряжения рассеивают больше мощности чем импульсные стабилизаторы напряжения. Чрезмерное рассеивание мощности может привести к разрядке аккумулятора, перегреву или повреждению изделия. Поэтому, если вы используете линейный стабилизатор напряжения, сначала рассчитайте рассеиваемую мощность. Для линейных регуляторов рассеиваемую мощность можно рассчитать по формуле:

Вы можете использовать импульсные стабилизаторы напряжения вместо линейных регуляторов напряжения, чтобы избежать проблем с рассеиванием мощности.

4. Эффективность

КПД — это отношение выходной мощности к входной мощности, пропорциональное отношению выходного напряжения к входному напряжению. Таким образом, эффективность регуляторов напряжения напрямую ограничивается падением напряжения и током покоя, поскольку чем выше падение напряжения, тем ниже эффективность.

Для более высокой эффективности необходимо минимизировать падение напряжения и ток покоя, а также минимизировать разницу напряжений между входом и выходом.

5. Точность напряжения

Общая точность стабилизатора напряжения зависит от регулирования линии, регулирования нагрузки, дрейфа опорного напряжения, дрейфа напряжения усилителя ошибки и температурного коэффициента. Типичные линейные стабилизаторы обычно имеют спецификацию выходного напряжения, которая гарантирует, что регулируемый выход будет в пределах 5% от номинального. Поэтому, если вы используете стабилизатор напряжения для питания цифровых микросхем, то допуск в 5% не является большой проблемой.

6. Регулирование нагрузки

Регулирование нагрузки определяется как способность схемы поддерживать заданное выходное напряжение при изменяющихся условиях нагрузки. Регулирование нагрузки выражается следующим образом:

Регулирование нагрузки = ∆V_out/ ∆I_out

7. Регулирование линии

Регулирование линии определяется как способность схемы поддерживать заданное выходное напряжение при изменяющемся входном напряжении. Регулирование линии выражается как:

Load Regulation = ∆V_out / ∆V_in

Таким образом, для выбора подходящего регулятора напряжения следует учитывать все вышеперечисленные факторы.

15 просмотров