- Voltaj Regülatörü Devresi Türleri
- Doğrusal Voltaj Regülatörü Devresi
- 1. Seri Voltaj Regülatörü
- Zener Voltaj Regülatörü
- Anahtarlamalı Voltaj Regülatörü
- Buck veya Step-Down Anahtarlamalı Voltaj Regülatörü
- Yükseltme veya Yükseltme Anahtarlamalı Voltaj Regülatörü
- Buck-Boost Anahtarlamalı Voltaj Regülatörü
- Regülatör Devreleri İçin Pratik Örnek
Voltaj Regülatörü, adından da anlaşılacağı gibi voltajı düzenlemek için kullanılan bir devredir. Düzenlenmiş voltaj, herhangi bir gürültü veya rahatsızlık içermeyen düzgün voltaj kaynağıdır. Voltaj regülatöründen gelen çıktı, yük akımı, sıcaklık ve AC hat değişiminden bağımsızdır. Voltaj regülatörleri, besleme voltajını stabilize etmek için hemen hemen her elektronik cihazda veya TV, Buzdolabı, bilgisayar vb.
Temel olarak voltaj regülatörü, cihazı korumak için voltajdaki değişimi en aza indirir. Elektrik dağıtım sisteminde voltaj regülatörleri ya besleme hatlarında ya da trafo merkezindedir. Bu hatta kullanılan iki tip regülatör vardır, biri anahtarların akım beslemesini düzenlediği kademeli regülatördür. Bir diğeri, ikincil bir kaynak olarak güç sağlayan bir endüksiyon motoruna benzer alternatif bir elektrik makinesi olan endüksiyon regülatörüdür. Voltaj değişimini en aza indirir ve kararlı çıkış sağlar.
Aşağıda açıklanan farklı tipte voltaj regülatörleri vardır.
Voltaj Regülatörü Devresi Türleri
Doğrusal Voltaj Regülatörü Devresi
- Seri Voltaj Regülatörü
- Şönt Voltaj Regülatörü
Zener Voltaj Düzenleyici Devresi
Anahtarlama Voltaj Regülatörü Devresi
- Buck türü
- Yükseltme türü
- Buck / Boost türü
Doğrusal Voltaj Regülatörü Devresi
Bunlar, sabit çıkış voltajını korumak için elektronikte kullanılan en yaygın regülatörlerdir. Doğrusal voltaj regülatörleri, voltaj bölücü devre gibi davranır, bu regülatörde direnç, yükteki değişime göre değişir ve sabit çıkış voltajı verir. Doğrusal voltaj regülatörünün bazı avantajları ve dezavantajları aşağıda verilmiştir:
Avantajlar
- Çıkış dalgalanma voltajı düşük
- Tepki hızlı
- Daha az gürültü
Dezavantajları
- Düşük verimlilik
- Geniş alan gerekli
- Çıkış voltajı her zaman giriş voltajından daha düşük olacaktır
1. Seri Voltaj Regülatörü
Düzenlenmemiş voltaj, seri olarak bağlanan direnç boyunca voltaj düşüşüyle doğru orantılıdır ve bu voltaj düşüşü, yük tarafından tüketilen akıma bağlıdır. Yükün akım tüketimi artarsa, taban akımı da azalacak ve bu daha az kollektör akımı, kollektör emitör terminalinden akacak ve dolayısıyla yükten geçen akım artacaktır ve bunun tersi de geçerlidir.
Şönt voltaj regülatörünün regüle edilmiş çıkış voltajı şu şekilde tanımlanır:
V ÇIKIŞ = V Z + V BE
Zener Voltaj Regülatörü
Zener Voltaj Regülatörleri daha ucuzdur ve sadece düşük güç devreleri için uygundur. Regülasyon sırasında boşa harcanan güç miktarının önemli olmadığı uygulamalarda kullanılabilir.
Bir direnç, diyot içinden akan akım miktarını sınırlamak için zener diyot ile seri bağlanır ve giriş voltajı Vin (zener voltajından daha büyük olmalıdır) resimde gösterildiği gibi birbirine bağlanır ve çıkış voltajı Vout, Vout = Vz (Zener Voltage) ile zener diyot üzerinden alınır. Bildiğimiz gibi Zener diyotu, uygulanan gerilim Zener'in arıza geriliminden yüksek olduğunda ters yönde iletken olmaya başlar. Böylece, iletken olmaya başladığında, aynı voltajı korur ve ekstra akımı geri akar, böylece kararlı çıkış voltajı sağlar.
Burada çalışan Zener Diyot hakkında daha fazla bilgi edinin.
Anahtarlamalı Voltaj Regülatörü
Üç tür anahtarlama voltaj regülatörü vardır:
- Buck veya Step-Down Anahtarlamalı Voltaj Regülatörü
- Yükseltme veya Yükseltme Anahtarlamalı Voltaj Regülatörü
- Buck / Boost Anahtarlamalı Voltaj Regülatörü
Buck veya Step-Down Anahtarlamalı Voltaj Regülatörü
Çıkıştaki voltajı düşürmek için bir Buck Regülatörü kullanılır, çıkış voltajını düşürmek için voltaj bölücü devresini bile kullanabiliriz ancak voltaj bölücü devrenin verimliliği düşüktür çünkü dirençler enerjiyi ısı olarak dağıtır. Devrede kondansatör, diyot, indüktör ve anahtar kullanıyoruz. Buck Anahtarlamalı Voltaj Regülatörü için devre şeması aşağıda verilmiştir:
Anahtar AÇIK olduğunda, diyot ters önyargılı kalır ve güç kaynağı indüktöre bağlanır. Anahtar açıkken, indüktörün polaritesi tersine döner ve diyot ileri doğru eğimli hale gelir ve indüktörü zemine bağlar. Daha sonra indüktörden geçen akım eğimle azalır:
d ben L / dt = (0-V ÇIKIŞ) / L
Kondansatör, gerilimin yük boyunca sıfıra düşmesini önlemek için kullanılır. Anahtarı açıp kapatmaya devam edersek, yük boyunca ortalama voltaj sağlanan giriş voltajından daha düşük olacaktır. Anahtarlama cihazının görev döngüsünü değiştirerek çıkış voltajını kontrol edebilirsiniz.
Çıkış Voltajı = (Giriş Voltajı) * (anahtarın AÇIK olduğu sürenin yüzdesi)
Buck dönüştürücü hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, bağlantıyı takip edin.
Yükseltme veya Yükseltme Anahtarlamalı Voltaj Regülatörü
Takviye Düzenleyici, yük boyunca voltajı yükseltmek için kullanılır. Takviye regülatörü için devre şeması aşağıda verilmiştir:
Anahtar kapatıldığında, diyot ters önyargılı davranır ve indüktör üzerindeki akım artmaya devam eder. Artık anahtar açıldığında, indüktör akımın akmaya devam etmesine ve kapasitörün şarj olmaya başlamasına neden olan bir kuvvet yaratacaktır. Anahtarı sürekli olarak AÇIK ve KAPALI konuma getirerek, yükte giriş voltajından daha yüksek voltaj alacağız. Anahtarın açılma (Ton) zamanını kontrol ederek çıkış voltajını kontrol edebiliriz.
Çıkış Voltajı = Giriş Voltajı / Anahtarın açık olduğu zamanın yüzdesi
Boost dönüştürücü hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, bağlantıyı takip edin.
Buck-Boost Anahtarlamalı Voltaj Regülatörü
Buck-Boost Anahtarlama Regülatörü, Buck ve Boost Regülatörünün birleşimidir, sağlanan giriş voltajından daha büyük veya daha düşük olabilen ters çıkış verir.
Anahtar AÇIK olduğunda, diyot ters önyargılı davranır ve indüktör enerji depolar ve anahtar KAPALI olduğunda, indüktör, kapasitörü şarj eden ters polarite ile enerjiyi serbest bırakmaya başlar. İndüktörde depolanan enerji sıfır olduğunda, kapasitör ters polarite ile yüke deşarj olmaya başlar. Bu buck-boost regülatörü nedeniyle, ters çevirici regülatör olarak da adlandırılır.
Çıkış voltajı şu şekilde tanımlanır:
Vout = Vin (D / 1-D) Burada, D Görev döngüsüdür
Bu nedenle, Görev Döngüsü düşükse, regülatör Buck Düzenleyici olarak davranır ve Görev Döngüsü yüksek olduğunda, düzenleyici Takviye Düzenleyici gibi davranır.
Regülatör Devreleri İçin Pratik Örnek
Pozitif Doğrusal Voltaj Düzenleyici Devresi
7805 IC kullanarak pozitif doğrusal voltaj regülatör devresi tasarladık. Bu IC, 5 voltluk regüle beslemeyi sağlamak için tüm devreye sahiptir. Giriş voltajı, LM7805 için olduğu gibi, en az 7v sağlamalıyız gibi nominal değerden en az 2v olmalıdır.
IC'ye düzensiz giriş voltajı verilir ve çıkış terminalinde regüle edilmiş voltaj alırız. IC'nin adı işlevini tanımlar, 78 pozitif işareti temsil eder ve 05, düzenlenmiş çıkış voltajının değerini temsil eder. Devre şemasında gördüğünüz gibi 7805IC'ye 9V veriyoruz ve çıkışta + 5V regüle oluyoruz. C1 ve C2 kondansatörleri filtreleme için kullanılır.
Zener Voltaj Düzenleyici Devresi
Burada 5.1V Zener diyot kullanarak bir Zener Voltaj Regülatörü tasarladık. Zener diyot, algılama elemanı olarak çalışır. Besleme gerilimi, arıza gerilimini aştığında, başlangıcı ters yönde iletilir ve aynı gerilimi üzerinde tutar ve ekstra akımı geri akar, böylece kararlı çıkış gerilimi sağlar. Bu devrede 9V giriş gerilimi veriyor ve yaklaşık 5.1 gerilime ayarlanmış çıkış elde ediyoruz.