Giải thích ba loại điều chỉnh điện áp khác nhau
Khi điện áp ổn định, đáng tin cậy là cần thiết, bộ điều chỉnh điện áp là thành phần go-to. Họ lấy điện áp đầu vào và tạo ra điện áp đầu ra được điều chỉnh bất kể điện áp đầu vào ở mức điện áp cố định hoặc mức điện áp có thể điều chỉnh (bằng cách chọn đúng các thành phần bên ngoài).
Điều này tự động điều chỉnh mức điện áp đầu ra được xử lý bởi các kỹ thuật phản hồi khác nhau, một số đơn giản như diode Zener trong khi một số khác bao gồm các cấu trúc liên kết phản hồi phức tạp có thể cải thiện hiệu suất, độ tin cậy, hiệu quả và thêm các tính năng khác như tăng điện áp đầu ra trên điện áp đầu vào bộ điều chỉnh điện áp.
Các loại bộ điều chỉnh điện áp
Có một số loại bộ điều chỉnh điện áp từ rất phải chăng đến rất hiệu quả. Loại điều chỉnh điện áp dễ sử dụng nhất và thường dễ nhất để sử dụng là bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính.
Bộ điều chỉnh tuyến tính có một vài loại, rất nhỏ gọn và thường được sử dụng trong các hệ thống điện áp thấp, điện năng thấp.
Bộ điều chỉnh chuyển mạch hiệu quả hơn nhiều so với bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính, nhưng chúng khó làm việc hơn và đắt hơn.
Bộ điều chỉnh tuyến tính
Một trong những cách cơ bản nhất để điều chỉnh điện áp và cung cấp điện áp ổn định cho thiết bị điện tử là sử dụng bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính 3 chân chuẩn như LM7805, cung cấp đầu ra 5 volt 1 amp với điện áp đầu vào lên tới 36 volt ( tùy thuộc vào mô hình).
Bộ điều chỉnh tuyến tính hoạt động bằng cách điều chỉnh điện trở dòng hiệu quả của bộ điều chỉnh dựa trên điện áp phản hồi, về cơ bản trở thành mạch chia điện áp. Điều này cho phép bộ điều chỉnh đầu ra một điện áp không đổi hiệu quả bất kể tải trọng hiện tại được đặt trên nó, lên đến công suất hiện tại của nó.
Một trong những nhược điểm lớn để điều chỉnh điện áp tuyến tính là giảm điện áp tối thiểu lớn trên điều chỉnh điện áp, đó là 2,0 volt trên điều chỉnh điện áp tuyến tính LM7805 tiêu chuẩn. Điều này có nghĩa rằng để có được đầu ra ổn định 5 volts, ít nhất một đầu vào 7 volt là bắt buộc. Sự giảm điện áp này đóng một vai trò lớn trong sức mạnh bị tiêu hao bởi bộ điều chỉnh tuyến tính, mà sẽ phải tiêu hao ít nhất 2 watt nếu nó được cung cấp một tải 1 amp (điện áp 2 volt giảm lần 1 amp).
Tản quyền càng tồi tệ thì sự khác biệt lớn hơn giữa điện áp đầu vào và đầu ra. Vì vậy, ví dụ, trong khi một nguồn 7 volt quy định đến 5 volt cung cấp 1 amp sẽ tiêu tan 2 watt thông qua điều chỉnh tuyến tính, một nguồn 10 volt quy định đến 5 volt cung cấp cùng một hiện tại sẽ tiêu tan 5 watt, làm cho điều chỉnh chỉ 50% hiệu quả .
Chuyển đổi bộ điều chỉnh
Bộ điều chỉnh tuyến tính là giải pháp tuyệt vời cho điện năng thấp, các ứng dụng chi phí thấp, nơi chênh lệch điện áp giữa đầu vào và đầu ra thấp và không cần nhiều nguồn điện. Mặt giảm lớn nhất đối với các bộ điều chỉnh tuyến tính là chúng rất kém hiệu quả, đó là nơi các bộ điều chỉnh chuyển đổi được đưa vào hoạt động.
Khi hiệu quả cao là cần thiết hoặc một loạt các điện áp đầu vào dự kiến, bao gồm cả điện áp đầu vào dưới điện áp đầu ra mong muốn, một bộ điều chỉnh chuyển mạch trở thành lựa chọn tốt nhất. Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch có hiệu suất năng lượng 85% hoặc tốt hơn so với hiệu suất điều chỉnh điện áp tuyến tính thường dưới 50%.
Các bộ điều chỉnh chuyển đổi thường yêu cầu các thành phần phụ trên các bộ điều chỉnh tuyến tính và các giá trị của các thành phần có tác động nhiều hơn đến hiệu suất tổng thể của các bộ điều chỉnh chuyển mạch so với các bộ điều chỉnh tuyến tính.
Ngoài ra còn có nhiều thách thức thiết kế hơn trong việc sử dụng các bộ điều chỉnh chuyển mạch một cách hiệu quả mà không ảnh hưởng đến hiệu suất hoặc hành vi của phần còn lại của mạch do nhiễu điện tử mà bộ điều chỉnh có thể tạo ra.
Điốt Zener
Một trong những cách đơn giản nhất để điều chỉnh điện áp là với một diode Zener. Trong khi bộ điều chỉnh tuyến tính là một thành phần khá cơ bản với vài thành phần cần thiết để hoạt động và độ phức tạp của thiết kế rất ít, một diode Zener có thể cung cấp quy định điện áp thích hợp trong một số trường hợp chỉ với một thành phần.
Kể từ khi diode Zener tắt tất cả điện áp trên ngưỡng điện áp hỏng của nó xuống đất, nó có thể được sử dụng như một bộ điều chỉnh điện áp rất đơn giản với điện áp đầu ra được kéo qua các đầu của diode zener.
Thật không may, Zeners thường rất hạn chế trong khả năng của họ để xử lý quyền lực mà giới hạn nơi mà họ có thể được sử dụng như bộ điều chỉnh điện áp cho các ứng dụng năng lượng rất thấp chỉ. Khi sử dụng điốt Zener theo cách này, tốt nhất là giới hạn sức mạnh có sẵn có thể chảy qua Zener bằng cách chọn một điện trở có kích thước phù hợp.