Jännitteen säätimet

Mikä on jännitteensäädin?

Jännitteensäädin on siru tai moduuli, joka ohjaa piirin lähtöjännitettä tasaisen tason ylläpitämiseksi. Jännitesäätimen perustehtävä on verrata lähtöjännitettä vertailujännitteeseen ja säätää lähtöjännite vastaamaan vertailujännitettä. Referenssijännite voi olla kiinteä tai muuttuva arvo ohjainsirun mukaan.

Jännitesäätimiä on kahta päätyyppiä: lineaariset jännitesäätimet ja kytkentäjännitesäätimet.

• Lineaariset jännitteensäätimet käytä jännitteenjakajapiiriä säätelemään lähtöjännitettä. Ne ovat yksinkertaisia, edullisia ja helppokäyttöisiä, mutta ne eivät ole yhtä tehokkaita kuin muun tyyppiset jännitesäätimet, koska niillä on taipumus haihduttaa paljon tehoa lämpönä. Joitakin suosittuja lineaarisen jännitesäätimen integroituja piirejä (IC) ovat LM7805, LM7812 ja LM317.
• Kytkentäjännitesäätimet, joka tunnetaan myös nimellä SMPS (Switching Mode Power Supplies), toimivat kytkemällä transistorin nopeasti päälle ja pois päältä säätämään lähtöjännitettä. Ne ovat tehokkaampia kuin lineaariset jännitesäätimet, mutta ne ovat monimutkaisempia ja voivat tuottaa sähkömagneettisia häiriöitä (EMI). Joitakin suosittuja kytkentäjännitteensäätimen IC:itä ovat LM2675, LM2575 ja LM3478.

Molemmissa jännitteensäätimien tyypeissä on takaisinkytkentäsilmukka, joka tunnistaa lähtöjännitteen ja vertaa sitä referenssijännitteeseen. Suunnittelusta ja jännitesäätimen tyypistä riippuen se säätää virtaa tai kytkentää pitääkseen lähtöjännitteen halutulla tasolla.

Mitä minun tulee huomioida jännitteensäädintä valittaessa?

On tärkeää valita sovellukseesi sopiva jännitesäädin ja tarkistaa huolellisesti valmistajan tekniset tiedot varmistaaksesi, että se toimii odotetulla tavalla piirisi erityisissä olosuhteissa.

Jännitteensäätimiä käytettäessä on huomioitava muutama seikka, mukaan lukien:

1. Tulojännitealue: Varmista, että jännitesäätimen tulojännitealue sopii sovellukseesi. Tulojännitteen on oltava valmistajan määrittelemällä toiminta-alueella oikean toiminnan varmistamiseksi ja jännitesäätimen vaurioitumisen välttämiseksi.
2. Lähtöjännitealue: Tarkista lähtöjännitealue varmistaaksesi, että se sopii sovellukseesi.
3. Kuormavirta: Varmista, että kuormitusvirta (piirin läpi kulkevan virran määrä) ei ylitä jännitesäätimen enimmäisarvoa. Maksimikuormitusvirran ylittäminen voi aiheuttaa jännitesäätimen ylikuumenemisen ja epäonnistumisen.
4. Lämpötila-alue: Ota huomioon lämpötila-alue, jolla jännitesäädin voi toimia. Monilla jännitteensäätimillä on määritetty käyttölämpötila-alue, ja tämän alueen ulkopuolella käyttö voi johtaa huonoon suorituskykyyn tai vikaan.
5. Tehokkuus: Huomaa, että jännitesäätimillä voi olla erilaisia hyötysuhteita, mikä tarkoittaa, kuinka paljon energiaa menee hukkaan lämpönä säätöprosessin aikana.
6. Melu: Jotkut jännitesäätimet voivat aiheuttaa kohinaa tai aaltoilua lähtöjännitteeseen. Tämä voi olla ongelma herkille elektronisille laitteille. Yleensä swtching-säätimet tuottavat enemmän aaltoilua lineaarisina jännitesäätiminä.
7. Suojausominaisuudet: Joissakin jännitteensäätimissä on sisäänrakennetut suojaominaisuudet, kuten lämpösuoja, ylivirtasuoja ja ylijännitesuoja.
8. Asennus: Varmista, että jännitesäädin on asennettu oikein ja että se on jäähdytetty ylikuumenemisen välttämiseksi. Koska kytkinsäätimet ovat tehokkaampia, niillä on yleensä vähemmän ongelmia ylikuumenemisen kanssa.

Mikä on matalan pudotusjännitteen säädin?

Low dropout voltage regulator (LDO) on eräänlainen jännitesäädin, joka voi tarjota vakaan lähtöjännitteen suhteellisen pienellä jännite-erolla (eli "dropout voltage") tulon ja lähdön välillä. Tämä tekee niistä erityisen hyödyllisiä sovelluksissa, joissa tulojännite on lähellä haluttua lähtöjännitettä tai joissa tarvitaan tarkkaa lähtöjännitettä.

LDO:t ovat tyypillisesti lineaarisia säätimiä, mikä tarkoittaa, että ne toimivat säätämällä päästötransistorin läpi kulkevaa virtaa ohjaamaan lähtöjännitettä. Koska päästötransistori toimii lineaarisella alueellaan, lähtöjännite on suoraan verrannollinen tulojännitteeseen. Tulon ja lähdön välinen jännite-ero johtuu päästötransistorin jännitehäviöstä ja muista säätimen sisäisistä häviöistä.

LDO:illa on tyypillisesti noin 100 mV - 2 V pudotusjännite, minkä vuoksi niitä pidetään matalana, mikä mahdollistaa vakaan lähtöjännitteen, vaikka tulojännite on vain hieman korkeampi kuin haluttu lähtöjännite.