A feszültségszabályozók bemeneti feszültséget vesznek fel, és szabályozott kimeneti feszültséget hoznak létre rögzített vagy állítható szinten. A kimeneti feszültségszint automatikus szabályozását a különböző típusú feszültségszabályozók eltérően kezelik.
Feszültségszabályozó típusai
A legolcsóbb és gyakran a legkönnyebben használható feszültségszabályozó típusok a lineáris feszültségszabályozók. A lineáris szabályozók kompaktak, és gyakran használják alacsony feszültségű, kis teljesítményű rendszerekben. A kapcsolószabályozók hatékonyabbak, mint a lineáris feszültségszabályozók, de nehezebb velük dolgozni, és drágábbak is. A Zener diódák olcsók és egyszerűen használhatók, de kevésbé hatékonyak, mint a lineáris szabályozók.
Lineáris szabályozók
A stabil feszültség biztosításának egyik legalapvetőbb módja az elektronika számára egy szabványos 3 tűs lineáris feszültségszabályozó használata, például az LM7805, amely 5 voltos, 1 amperes kimenetet biztosít bemeneti feszültséggel legfeljebb 36 V-on (modelltől függően).
A lineáris szabályozók úgy működnek, hogy a szabályozó ekvivalens soros ellenállását (ESR) visszacsatoló feszültség alapján állítják be, és lényegében feszültségosztó áramkörré válnak. Ez lehetővé teszi, hogy a szabályozó állandó feszültséget adjon ki az aktuális terheléstől függetlenül, az aktuális kapacitásáig.
A lineáris feszültségszabályozók egyik nagy hátránya a nagy minimális feszültségesés, amely a szabványos LM7805 lineáris feszültségszabályozón 2,0 volt. Ez azt jelenti, hogy a stabil 5 voltos kimenet eléréséhez legalább 7 voltos bemenet szükséges. Ez a feszültségesés nagy szerepet játszik a lineáris szabályozó által disszipált teljesítményben, amelynek legalább 2 wattot kell disszipálnia, ha 1 amperes terhelést ad (2 voltos feszültségesés 1 amperrel).
A bemeneti és kimeneti feszültség különbségének növekedésével a teljesítményveszteség rosszabbodik. Míg például egy 7 V-os, 5 V-ra szabályozott, 1 ampert leadó forrás 2 wattot disszipál a lineáris szabályozón keresztül, egy 10 V-os, 5 V-ra szabályozott, és ugyanazt az áramot ad le, 5 wattot disszipál, így a szabályozó csak 50%-os hatásfokú.
Szabályozók váltása
A lineáris szabályozók nagyszerű megoldások az alacsony fogyasztású, alacsony költségű alkalmazásokhoz, ahol alacsony a feszültségkülönbség a bemenet és a kimenet között, és nincs szükség nagy teljesítményre. A lineáris szabályozók legnagyobb hátránya az, hogy ezek nem hatékonyak, és itt jönnek szóba a kapcsolószabályozók.
Ha nagy hatékonyságra van szükség, vagy széles bemeneti feszültségre van szükség, a kapcsolási szabályozó a legjobb megoldás. A kapcsolófeszültség-szabályozók teljesítmény-hatékonysága 85% vagy jobb a lineáris feszültségszabályozókhoz képest, amelyek gyakran 50% alattiak.
A kapcsolási szabályozókhoz általában extra alkatrészekre van szükség a lineáris szabályozókhoz képest. Az összetevők értékei jobban befolyásolják a kapcsoló szabályozók általános teljesítményét, mint a lineáris szabályozók. Tervezési kihívások is vannak a kapcsolási szabályozók hatékony használata során, anélkül, hogy a szabályozó által keltett elektronikus zajból eredő áramkör teljesítménye csökkenne.
Zener-diódák
A feszültség szabályozásának egyik legegyszerűbb módja a Zener-dióda. Míg a lineáris szabályozók általában alapvető tervezésűek, a Zener-dióda megfelelő feszültségszabályozást biztosít egyetlen komponensben.
Mivel a Zener-diódák a letörési feszültség küszöbértéke feletti minden extra feszültséget a testre söntik, egyszerű feszültségszabályozóként használhatók, a kimeneti feszültséget a Zener-dióda vezetékein húzva.
A Zenerek azonban gyakran csak korlátozottan képesek kezelni az energiát, ami ezeket csak az alacsony fogyasztású alkalmazásokra korlátozza. Ha a Zener-diódákat ilyen módon használja, a legjobb, ha korlátozza a Zeneren keresztül áramló rendelkezésre álló teljesítményt egy megfelelő méretű ellenállás stratégiai kiválasztásával.
