Een spanningsregelaar is een eenvoudig en kosteneffectief apparaat dat de ingangsspanning aan de uitgang naar een ander niveau kan veranderen en een constante uitgangsspanning kan behouden, zelfs bij wisselende belasting. Bijna alle elektronische apparaten, van uw gsm-oplader tot airconditioners tot complexe elektromechanische apparaten, gebruiken een spanningsregelaar om de verschillende DC-spanningen aan verschillende componenten in het apparaat te leveren. Afgezien daarvan gebruiken alle voedingscircuits spanningsregelaarchips.
In uw smartphone wordt bijvoorbeeld een spanningsregelaar gebruikt om de accuspanning te verhogen of te verlagen voor de componenten (zoals backlight-led, microfoon, simkaart, enz.) Die een hogere of lagere spanning nodig hebben dan de batterij. Het kiezen van de verkeerde spanningsregelaar kan resulteren in een verminderde betrouwbaarheid, een hoger stroomverbruik en zelfs gefrituurde componenten.
In dit artikel bespreken we daarom enkele belangrijke parameters waarmee u rekening moet houden bij het selecteren van een spanningsregelaar voor uw project.
Belangrijke factoren voor de selectie van spanningsregelaars
1. Ingangsspanning en uitgangsspanning
De eerste stap bij het kiezen van een spanningsregelaar is te weten wat de ingangsspanning en de uitgangsspanning zijn waarmee u gaat werken. Lineaire spanningsregelaars hebben een ingangsspanning nodig die hoger is dan de nominale uitgangsspanning. Als de ingangsspanning lager is dan de gewenste uitgangsspanning, leidt dit tot de toestand van onvoldoende spanning waardoor de regelaar uitvalt en een niet-gereguleerde uitgang levert.
Als u bijvoorbeeld een spanningsregelaar van 5 V gebruikt met een afvalspanning van 2 V, dan moet de ingangsspanning het minst gelijk zijn aan de 7 V voor een gereguleerde uitgang. Een ingangsspanning van minder dan 7V resulteert in een ongeregelde uitgangsspanning.
Er zijn verschillende soorten spanningsregelaars voor een verschillend ingangs- en uitgangsspanningsbereik. Je hebt bijvoorbeeld een 5V spanningsregelaar nodig voor Arduino Uno en een 3.3V spanningsregelaar voor ESP8266. U kunt zelfs een variabele spanningsregelaar gebruiken die voor een reeks uitgangstoepassingen kan worden gebruikt.
2. Uitvalspanning
Afvalspanning is het verschil tussen ingangs- en uitgangsspanning van de spanningsregelaar. Bijvoorbeeld min. De ingangsspanning voor 7805 is 7V en de uitgangsspanning is 5V, dus het heeft een uitvalspanning van 2V. Als de ingangsspanning lager wordt, zal de uitgangsspanning (5V) + afvalspanning (2V) resulteren in een ongereguleerde uitgang die uw apparaat kan beschadigen. Controleer dus de afvalspanning voordat u een spanningsregelaar selecteert.
Afvalspanning varieert met spanningsregelaars; U kunt bijvoorbeeld een reeks 5V-regelaars vinden met verschillende afvalspanning. Lineaire regelaars kunnen extreem efficiënt zijn wanneer ze worden gebruikt met een zeer lage ingangsuitvalspanning. Dus als u een batterij als stroombron gebruikt, kunt u LDO-regelaars gebruiken voor een betere efficiëntie.
3. Vermogensdissipatie
Lineaire spanningsregelaars dissiperen meer vermogen dan schakelende spanningsregelaars. Overmatige vermogensdissipatie kan leiden tot leeglopen van de batterij, oververhitting of schade aan het product. Dus als je een lineaire spanningsregelaar gebruikt, bereken dan eerst de vermogensdissipatie. Voor lineaire regelaars kan vermogensdissipatie worden berekend door:
Vermogen = (ingangsspanning - uitgangsspanning) x stroom
U kunt de schakelende spanningsregelaars gebruiken in plaats van lineaire spanningsregelaars om het probleem van vermogensdissipatie te voorkomen.
4. Efficiëntie
Efficiëntie is de verhouding tussen uitgangsvermogen en ingangsvermogen die evenredig is met de verhouding tussen de uitgangsspanning en de ingangsspanning. De efficiëntie van spanningsregelaars wordt dus direct beperkt door de afvalspanning en ruststroom, want hoe hoger de afvalspanning, hoe lager de efficiëntie.
Voor een hoger rendement moeten afvalspanning en ruststroom worden geminimaliseerd en moet het spanningsverschil tussen ingang en uitgang worden geminimaliseerd.
5. Spanningsnauwkeurigheid
De algehele nauwkeurigheid van een spanningsregelaar is afhankelijk van lijnregeling, belastingsregeling, referentiespanningsdrift, foutversterker-spanningsdrift en temperatuurcoëfficiënt. Typische lineaire regelaars hebben meestal een uitgangsspanningsspecificatie die garandeert dat de gereguleerde uitgang binnen 5% van het nominale vermogen ligt. Dus als u de spanningsregelaar gebruikt om de digitale IC's van stroom te voorzien, is een tolerantie van 5% geen probleem.
6. Belastingsregeling
Belastingsregeling wordt gedefinieerd als het vermogen van het circuit om een gespecificeerde uitgangsspanning te behouden onder verschillende belastingsomstandigheden. Belastingsregeling wordt uitgedrukt als:
Lastregeling = ∆Vout / ∆I uit
7. Lijnregulering
Lijnregeling wordt gedefinieerd als het vermogen van het circuit om de gespecificeerde uitgangsspanning te behouden met de variërende ingangsspanning. Lijnregulering wordt uitgedrukt als:
Belastingsregeling = ∆V uit / ∆V in
Dus voor het selecteren van een goede spanningsregelaar voor elke toepassing, moet men rekening houden met alle bovenstaande factoren,