Un regulador de tensió és un dispositiu senzill i rendible que pot canviar la tensió d'entrada a un nivell diferent a la sortida i pot mantenir una tensió de sortida constant fins i tot en diferents condicions de càrrega. Gairebé tots els dispositius electrònics, des del carregador del mòbil fins als aparells d’aire condicionat i dispositius electromecànics complexos, utilitzen un regulador de voltatge per proporcionar els diferents voltatges de CC als diferents components del dispositiu. A part d’això, tots els circuits d’alimentació fan servir xips reguladors de tensió.
Per exemple, al telèfon intel·ligent, s’utilitza un regulador de tensió per augmentar o reduir la tensió de la bateria dels components (com ara la llum de fons, el micròfon, la targeta Sim, etc.) que requereixen un voltatge més alt o inferior que la bateria. Triar un regulador de tensió incorrecte pot comportar una fiabilitat compromesa, un consum d’energia més gran i fins i tot components fregits.
Així doncs, en aquest article analitzarem alguns paràmetres importants a tenir en compte en seleccionar un regulador de voltatge per al vostre projecte.
Factors importants per a la selecció del regulador de tensió
1. Voltatge d'entrada i tensió de sortida
El primer pas per triar un regulador de tensió és conèixer la tensió d’entrada i la tensió de sortida amb què treballareu. Els reguladors de tensió lineal necessiten una tensió d’entrada superior a la tensió de sortida nominal. Si la tensió d'entrada és inferior a la tensió de sortida desitjada, condueix a la condició de tensió insuficient que fa que el regulador caigui i proporcioni una sortida no regulada.
Per exemple, si utilitzeu un regulador de voltatge de 5V amb un voltatge de sortida de 2V, el voltatge d’entrada hauria de ser igual a 7V per a una sortida regulada. Una tensió d’entrada inferior a 7 V donarà lloc a una tensió de sortida no regulada.
Hi ha diferents tipus de reguladors de tensió per a diferents rangs de tensió d’entrada i sortida. Per exemple, necessitareu un regulador de voltatge de 5V per a Arduino Uno i un regulador de voltatge de 3,3V per a ESP8266. Fins i tot podeu utilitzar un regulador de voltatge variable que es pot utilitzar per a diverses aplicacions de sortida.
2. Voltatge d'abandonament
La tensió d'abandonament és la diferència entre la tensió d'entrada i de sortida del regulador de tensió. Per exemple, mín. El voltatge d’entrada del 7805 és de 7V i el voltatge de sortida és de 5V, de manera que té un voltatge de sortida de 2V. Si el voltatge d’entrada baixa, el voltatge de sortida (5V) + el voltatge de sortida (2V) donarà lloc a una sortida no regulada que pot danyar el dispositiu. Per tant, abans de seleccionar un regulador de tensió, comproveu el voltatge de baixa.
La tensió d'abandonament varia amb els reguladors de tensió; per exemple, podeu trobar una gamma de reguladors de 5V amb diferent voltatge. Els reguladors lineals poden ser extremadament eficients quan s’utilitzen amb una tensió de sortida d’entrada molt baixa. Per tant, si utilitzeu una bateria com a font d’alimentació, podeu utilitzar reguladors LDO per obtenir una millor eficiència.
3. Dissipació de potència
Els reguladors de tensió lineal dissipen més potència que els reguladors de tensió de commutació. L’excessiva dissipació d’energia pot provocar l’esgotament de la bateria, el sobreescalfament o el dany del producte. Per tant, si utilitzeu un regulador de tensió lineal, primer calculeu la dissipació de potència. Per als reguladors lineals, la dissipació de potència es pot calcular mitjançant:
Potència = (Voltatge d'entrada - Voltatge de sortida) x Corrent
Podeu utilitzar els reguladors de tensió de commutació en lloc de reguladors de tensió lineals per evitar el problema de dissipació de potència.
4. Eficiència
L'eficiència és la proporció de potència de sortida a potència d'entrada proporcional a la proporció de la tensió de sortida a la tensió d'entrada. Per tant, l’eficiència dels reguladors de tensió està limitada directament per la tensió d’abandonament i el corrent en repòs a causa que, com més alta és la tensió d’abandonament, menor serà l’eficiència.
Per a una major eficiència, s’ha de minimitzar la tensió d’abandonament i el corrent en repòs i s’ha de minimitzar la diferència de tensió entre l’entrada i la sortida.
5. Precisió de tensió
La precisió general d’un regulador de tensió depèn de la regulació de la línia, la regulació de la càrrega, la derivació de la tensió de referència, la deriva de la tensió de l’amplificador d’errors i el coeficient de temperatura. Els reguladors lineals típics solen tenir una especificació del voltatge de sortida que garanteix que la sortida regulada estarà dins del 5% del nominal. Per tant, si esteu utilitzant el regulador de voltatge per alimentar els circuits integrats digitals, la tolerància del 5% no és una gran preocupació.
6. Regulació de càrrega
La regulació de la càrrega es defineix com la capacitat del circuit per mantenir una tensió de sortida especificada en diferents condicions de càrrega. La regulació de la càrrega s’expressa com:
Regulació de càrrega = outVout / ∆I out
7. Regulació de la línia
La regulació de la línia es defineix com la capacitat del circuit per mantenir la tensió de sortida especificada amb la tensió d’entrada variable. La regulació de la línia s’expressa com:
Regulació de càrrega =? V terme /? V en
Per tant, per seleccionar un regulador de voltatge adequat per a qualsevol aplicació, cal tenir en compte tots els factors anteriors,