Spannungsreglerschaltungen

Der Spannungsregler ist, wie der Name schon sagt, eine Schaltung, mit der die Spannung geregelt wird. Die geregelte Spannung ist eine reibungslose Spannungsversorgung, frei von Rauschen oder Störungen. Der Ausgang des Spannungsreglers ist unabhängig von Laststrom, Temperatur und Wechselstromschwankungen. Spannungsregler sind in fast allen Elektronik- oder Haushaltsgeräten wie Fernseher, Kühlschrank, Computer usw. vorhanden, um die Versorgungsspannung zu stabilisieren.

Grundsätzlich minimiert der Spannungsregler die Spannungsschwankungen, um das Gerät zu schützen. Im elektrischen Verteilungssystem befinden sich die Spannungsregler entweder in Zuleitungen oder im Umspannwerk. In dieser Linie werden zwei Arten von Reglern verwendet, einer ist ein Stufenregler, bei dem Schalter die Stromversorgung regeln. Ein anderer ist der Induktionsregler, bei dem es sich um eine alternierende elektrische Maschine handelt, die einem Induktionsmotor ähnlich ist und Strom als Sekundärquelle liefert. Es minimiert die Spannungsschwankungen und liefert eine stabile Ausgabe.

Es gibt verschiedene Arten von Spannungsreglern, die im Folgenden erläutert werden.

Arten von Spannungsreglerschaltungen

Lineare Spannungsreglerschaltung

• Spannungsregler der Serie
• Shunt-Spannungsregler

Zener-Spannungsreglerschaltung

Schaltkreis des Spannungsreglers

• Buck-Typ
• Boost-Typ
• Buck / Boost-Typ

Lineare Spannungsreglerschaltung

Dies sind die gebräuchlichsten Regler in der Elektronik, um die konstante Ausgangsspannung aufrechtzuerhalten. Lineare Spannungsregler wirken wie eine Spannungsteilerschaltung, wobei dieser Reglerwiderstand in Bezug auf Laständerungen variiert und eine konstante Ausgangsspannung ergibt. Einige Vor- und Nachteile des linearen Spannungsreglers sind nachstehend aufgeführt:

Vorteile

• Die Ausgangswelligkeitsspannung ist niedrig
• Die Antwort ist schnell
• Weniger Lärm

Nachteile

• Geringe Effizienz
• Großer Platzbedarf
• Die Ausgangsspannung ist immer kleiner als die Eingangsspannung

1. Spannungsregler der Serie

Die ungeregelte Spannung ist direkt proportional zum Spannungsabfall über dem in Reihe geschalteten Widerstand, und dieser Spannungsabfall hängt vom von der Last verbrauchten Strom ab. Wenn der Stromverbrauch der Last zunimmt, nimmt auch der Basisstrom ab und aufgrund dessen fließt weniger Kollektorstrom durch den Kollektor-Emitter-Anschluss, und daher steigt der Strom durch die Last und umgekehrt.

Die geregelte Ausgangsspannung des Shunt-Spannungsreglers ist definiert als:

V _OUT = V _Z + V _BE

Zenerspannungsregler

Zenerspannungsregler sind billiger und nur für Stromkreise mit geringem Stromverbrauch geeignet. Es kann in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen die während der Regelung verschwendete Leistung keine große Rolle spielt.

Ein Widerstand ist in Reihe mit der Zenerdiode geschaltet, um die durch die Diode fließende Strommenge zu begrenzen, und die Eingangsspannung Vin (die größer als die Zenerspannung sein muss) wird wie in der Abbildung gezeigt und die Ausgangsspannung Vout angeschlossen. wird mit Vout = Vz (Zener Voltage) über die Zenerdiode geführt. Wie wir wissen, beginnt die Zenerdiode in umgekehrter Richtung zu leiten, wenn die angelegte Spannung höher als die Durchbruchspannung von Zener ist. Wenn es anfängt zu leiten, behält es die gleiche Spannung bei und fließt den zusätzlichen Strom zurück, wodurch die stabile Ausgangsspannung bereitgestellt wird.

Erfahren Sie hier mehr über die Arbeit mit Zenerdioden.

Schaltspannungsregler

Es gibt drei Arten von Schaltspannungsreglern:

• Buck- oder Step-Down-Schaltspannungsregler
• Boost- oder Step-Up-Schaltspannungsregler
• Buck / Boost-Schaltspannungsregler

Buck- oder Step-Down-Schaltspannungsregler

Ein Buck-Regler wird verwendet, um die Spannung am Ausgang zu verringern. Wir können sogar die Spannungsteilerschaltung verwenden, um die Ausgangsspannung zu reduzieren, aber der Wirkungsgrad der Spannungsteilerschaltung ist gering, da Widerstände Energie als Wärme abführen. Wir verwenden Kondensator, Diode, Induktivität und Schalter in der Schaltung. Das Schaltbild für den Buck Switching Voltage Regulator ist unten angegeben:

Wenn der Schalter eingeschaltet ist, bleibt die Diode in Sperrrichtung vorgespannt und die Stromversorgung ist mit der Induktivität verbunden. Wenn der Schalter geöffnet ist, wird die Polarität des Induktors umgekehrt und die Diode wird in Vorwärtsrichtung vorgespannt und verbindet den Induktor mit Masse. Dann nimmt der Strom durch die Induktivität mit der Steigung ab:

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

Der Kondensator wird verwendet, um zu verhindern, dass die Spannung über der Last auf Null abfällt. Wenn wir den Schalter weiter öffnen und schließen, ist die durchschnittliche Spannung an der Last geringer als die zugeführte Eingangsspannung. Sie können die Ausgangsspannung steuern, indem Sie das Tastverhältnis des Schaltgeräts variieren.

Ausgangsspannung = (Eingangsspannung) * (Prozentsatz der Zeit, in der der Schalter eingeschaltet ist)

Wenn Sie mehr über den Buck-Konverter erfahren möchten, folgen Sie dem Link.

Boost- oder Step-Up-Schaltspannungsregler

Der Boost-Regler dient zum Erhöhen der Spannung an der Last. Das Schaltbild für den Ladedruckregler ist unten angegeben:

Wenn der Schalter geschlossen ist, verhält sich die Diode in Sperrrichtung vorgespannt und der Strom über der Induktivität steigt weiter an. Wenn nun der Schalter geöffnet wird, erzeugt der Induktor eine Kraft, die bewirkt, dass der Strom weiter fließt und der Kondensator aufgeladen wird. Durch kontinuierliches Ein- und Ausschalten des Schalters erhalten wir die Spannung an der Last, die höher als die Eingangsspannung ist. Wir können die Ausgangsspannung steuern, indem wir die Einschaltzeit (Tonne) des Schalters steuern.

Ausgangsspannung = Eingangsspannung / Prozentsatz der Zeit, in der der Schalter geöffnet ist

Wenn Sie mehr über den Boost-Konverter erfahren möchten, folgen Sie dem Link.

Buck-Boost-Schaltspannungsregler

Der Buck-Boost-Schaltregler ist die Kombination aus Buck- und Boost-Regler. Er liefert einen invertierten Ausgang, der größer oder kleiner als die zugeführte Eingangsspannung sein kann.

Wenn der Schalter eingeschaltet ist, verhält sich die Diode wie in Sperrrichtung vorgespannt und der Induktor speichert Energie. Wenn der Schalter ausgeschaltet ist, beginnt der Induktor, die Energie mit der umgekehrten Polarität freizugeben, wodurch der Kondensator aufgeladen wird. Wenn die im Induktor gespeicherte Energie Null wird, beginnt der Kondensator mit umgekehrter Polarität in die Last zu entladen. Aufgrund dieses Buck-Boost-Reglers wird er auch als invertierender Regler bezeichnet.

Die Ausgangsspannung ist definiert als

Vout = Vin (D / 1-D) Wobei D der Arbeitszyklus ist

Wenn der Arbeitszyklus niedrig ist, verhält sich der Regler wie der Buck-Regler, und wenn der Arbeitszyklus hoch ist, verhält sich der Regler wie der Boost-Regler.

Praktisches Beispiel für Reglerschaltungen

Positive lineare Spannungsreglerschaltung

Wir haben eine positive lineare Spannungsreglerschaltung mit 7805 IC entwickelt. Dieser IC verfügt über alle Schaltkreise zur Bereitstellung der 5-Volt-geregelten Versorgung. Die Eingangsspannung sollte mindestens mehr als 2 V vom Nennwert entfernt sein, wie bei LM7805, wir sollten mindestens 7 V bereitstellen.

Dem IC wird eine ungeregelte Eingangsspannung zugeführt, und wir erhalten eine geregelte Spannung am Ausgangsanschluss. Der Name des IC definiert seine Funktion, 78 repräsentiert das positive Vorzeichen und 05 repräsentiert den Wert der geregelten Ausgangsspannung. Wie Sie im Schaltplan sehen, geben wir dem 7805IC 9 V und werden am Ausgang mit + 5 V geregelt. Die Kondensatoren C1 und C2 werden zur Filtration verwendet.

Zener-Spannungsreglerschaltung

Hier haben wir einen Zener-Spannungsregler mit 5,1 V Zener-Diode entwickelt. Die Zenerdiode fungiert als Sensorelement. Wenn die Versorgungsspannung ihre Durchbruchspannung überschreitet, beginnt ihr Start in umgekehrter Richtung und behält die gleiche Spannung über sich bei und fließt den zusätzlichen Strom zurück, wodurch die stabile Ausgangsspannung bereitgestellt wird. In dieser Schaltung geben wir 9 V Eingangsspannung und fast 5,1 Spannung des geregelten Ausgangs.