Стабілізатори напруги

Стабілізатор напруги

Якщо ви не працюєте тільки з системою змінного струму, ваша друкована плата повинна буде отримувати стабільну напругу постійного струму для правильної роботи. Схема регулятора напруги забезпечує необхідне постійне напруження з фіксованою величиною, навіть якщо вхідна напруга (лінія) або вихідний струм (навантаження) змінюються. Деякі схеми більш чутливі до коливань напруги, ніж інші, а деякі лінії електропередач більш «гучні», ніж інші. Будь-електронник, конструктор повинен розуміти, як правильно вибрати стабілізатор напруги для своєї плати. Давайте подивимося на різні типи регуляторів постійного струму і розглянемо деякі фактори, які слід враховувати при виборі регулятора напруги.

Типи регуляторів напруги

Регулятори напруги зазвичай розміщуються на виході двох-полупериодного схеми випрямляча, щоб видалити залишилася форму хвилі пульсацій. Існує кілька способів класифікації регуляторів напруги, але поки ми зупинимося на лінійних та імпульсних регуляторах. Ці регулятори можна відносно легко додати в схему і забезпечити досить стабільну вихідну напругу для більшості додатків.

Лінійні регулятори

Лінійні регулятори використовують BJT або FET для стабілізації напруги живлення і управляються за допомогою підсилювача. Підсилювач порівнює вихідну напругу регулятора з прецизійним еталоном і регулюється транзистором для підтримки постійного вихідної напруги. Лінійні регулятори завжди знижують вихідну напругу (т. Е Вхідна напруга> вихідна напруга). Лінійні регулятори з низьким падінням напруги називаються регуляторами з малим падінням напруги (LDO). Лінійні регулятори мають наступні переваги:

Низький рівень шуму: оскільки перемикання не потрібно, ці регулятори генерують низький рівень шуму і найкраще підходять для харчування чутливих ланцюгів. Навпаки, імпульсні регулятори за своєю природою є гучними, оскільки вони часто переключаються для підтримки вихідної напруги. Низький рівень споживання енергії: при правильній конструкції лінійні регулятори можуть працювати з досить низьким струмом спокою. Імпульсні регулятори використовують складні системи зворотного зв'язку і в кінцевому підсумку використовують більш високу потужність спокою. При роботі в режимі LDO ці регулятори можуть мати дуже високий ККД (~ 90%). Низька вартість: лінійні регулятори дешевше, і їх легко додати в схему. Вони не вимагають занадто великої кількості компонентів і фільтрів. Зазвичай на виході поміщається конденсатор, який допомагає регулювати вихідну напругу.

Регулятори перемикання

Імпульсний стабілізатор перетворює вхідну напругу постійного струму в більш стабільну вихідну постійну напругу за допомогою силового MOSFET або BJT-перемикача. Вихід імпульсного регулятора зазвичай фільтрується і використовується для зменшення шуму перемикання вихідної напруги. Існує три типи імпульсних регуляторів: понижуючий (знижуючий), що підвищує (підвищує) і понижуючий-підвищує (підвищує або знижує). Імпульсні регулятори мають наступні переваги:

• Висока ефективність: оскільки імпульсні регулятори працюють або в вимкненому, або в включеному режимі, вони, як правило, більш ефективні. Вони можуть забезпечити ККД 90% або більше, що дуже складно для більшості лінійних регуляторів, якщо вони не призначені для використання в якості LDO.
• Що підвищує конфігурація: лінійні регулятори можуть тільки знижувати вхідна напруга, але підвищує імпульсний стабілізатор може підвищувати напругу. Це особливо корисно в разі, коли потрібна велика напруга протягом короткого періоду часу (наприклад, для підсвічування камери).
• Теплові характеристики: лінійні регулятори менш ефективні, що означає, що вони зазвичай розсіюють більше тепла і потребують радіаторі. Більшості імпульсних регуляторів не потрібні радіатори.

Знижувальними і підвищують характеристиками можна керувати за допомогою форми хвилі ШІМ, що робить цей регулятор ідеальним для використання в додатках, де потрібні певні рівні напруги. Наприклад, ви можете використовувати вихід ШІМ мікроконтролера для харчування іншої схеми з певним рівнем напруги. Існує безліч різних способів створення ІС імпульсного стабілізатора, і ми не можемо показати всім можливим схемам. Якщо ви хочете дізнатися більше про конкретні схеми для імпульсних регуляторів, погляньте на таблиці даних у вашій бібліотеці деталей.

Важливі параметри для вибору регуляторів

Одне питання, яке я часто бачу на форумах, - як вибрати стабілізатор напруги для різних додатків. На це питання немає однозначної відповіді. При виборі регулятора напруги слід враховувати наступні характеристики: Зверніть увагу, що ці аспекти відносяться як до лінійним, так і до імпульсних регуляторів:

Вихідна напруга

Якщо вам потрібен підвищувальний регулятор, то вам доведеться використовувати імпульсний регулятор в конфігурації з підвищенням потужності. Якщо ви використовуєте кілька джерел живлення в системі, зазвичай для кожного джерела використовується один регулятор. Регулятори зазвичай забезпечують фіксовану вихідну напругу, хоча на ринку є кілька регуляторів, які можна використовувати з деякими регульованими настройками.

Ефективність проти шуму

Імпульсні регулятори забезпечують більш високий ККД, ніж лінійні регулятори, але створюють більше шуму. Зайвий електронний шум може заважати роботі інших ланцюгів, коли регулятор видає великий струм. Якщо ви хочете, щоб ваш продукт потрапив на ринок, отримати сертифікат EMC може бути складніше. Якщо інші схеми на вашій платі чутливі (наприклад, чисто аналогові компоненти), то краще вибрати лінійний регулятор.

Вибір регулятора з високими втратами потужності може зробити практично неможливим досягнення цілей ефективності. Лінійні регулятори менш шумні, але вони дуже неефективні (за винятком LDO), що означає, що деяка потужність перетвориться в тепло. Якщо ваш регулятор буде працювати з великим струмом, вам слід встановити на платі радіатори. Якщо у вас немає місця на платі для радіатора або якщо проблема розсіювання потужності, то імпульсний стабілізатор може бути кращим варіантом.

Робіть покупки в інтернет-магазині Ромб.юа і телефонуйте для консультації нашого менеджера за телефонами, написаними на сайті.