Spänningsregulatorer

Vad är en spänningsregulator?

Spänningsregulatorer är användbara för att stabilisera strömförsörjningen i projekt som Arduino , speciellt när du driver Arduino från batterier. Buck-omvandlare kan till exempel sänka matningsspänningen för sensorer som kräver en lägre spänning än vad Arduino kan leverera. Boost-omvandlare är användbara i situationer där den tillgängliga batterispänningen är lägre än vad som behövs, och säkerställer att projektet fortsätter att fungera stabilt.

Linjära spänningsregulatorer

arbeta genom att använda en spänningsdelare för att reglera utgången. De är enkla, billiga och lätta att använda, men de är inte lika effektiva som andra typer av spänningsregulatorer, eftersom de tenderar att avleda mycket kraft som värme. Några populära linjära spänningsregulatorer IC är LM7805, LM7812 och LM317.

Omkoppling av spänningsregulatorer

Dessa kallas även switching power supplies (SMPS) och fungerar genom att snabbt slå på och av en transistor för att reglera uteffekten. De är mer effektiva än linjära spänningsregulatorer, men är mer komplexa och kan generera elektromagnetisk störning (EMI). Några populära switchade spänningsregulatorer inkluderar LM2675, LM2575 och LM3478.

Buck och Boost-omvandlare

Buck Converter

En buck-omvandlare, även känd som en step-down-omvandlare, är en typ av DC-DC-omvandlare som sänker inspänningen till en lägre utspänning. Detta är användbart i applikationer där matningsspänningen är högre än vad som behövs för komponenterna. Till exempel, om du har ett batteri som matar 12 volt, men din enhet bara behöver 5 volt, kan en buck-omvandlare effektivt minska den spänningen.

Boost Converter

Till skillnad från buck-omvandlaren, ökar en boost-omvandlare DC-ingångsspänningen till en högre DC-utgångsspänning. Detta används när den tillgängliga inspänningen är lägre än vad som behövs. Ett praktiskt exempel skulle vara att använda en boost-omvandlare för att öka 3,7 volt av ett litiumjonbatteri till de 5 volt som behövs för att ladda USB enheter. Boost-omvandlare är viktiga i bärbar elektronik, där det behövs en högre spänning än vad batteriet klarar av.

Buck-Boost Converter

En buck-boost-omvandlare integrerar kapaciteten hos både buck- och boost-omvandlare, vilket gör att den antingen kan sänka inspänningen eller öka den till en specifik utspänning. Detta är särskilt användbart när ingångsspänningen fluktuerar, vilket är fallet med batterier. Ta till exempel 4 AA-batterier, som kan ha en spänning mellan 4V och 6,5V, medan en Arduino behöver exakt 5V för att fungera korrekt. En buck-boost-omvandlare ser till att Arduino alltid får rätt spänning, oavsett batterinivå.e

Vad ska jag tänka på när jag väljer en spänningsregulator?

Det är viktigt att välja en spänningsregulator som är lämplig för din specifika tillämpning, och att noggrant granska tillverkarens specifikationer för att säkerställa att den kommer att fungera som förväntat under de specifika förhållandena i din krets.

Det finns några saker att vara medveten om när du använder spänningsregulatorer, inklusive:

1. Ingångsspänningsområde: Se till att spänningsregulatorns inspänningsområde är lämpligt för din applikation. Ingångsspänningen måste ligga inom det driftsområde som specificerats av tillverkaren för att säkerställa korrekt funktion och för att undvika skador på spänningsregulatorn.
2. Utspänningsområde: Kontrollera utgångsspänningsområdet för att säkerställa att det är lämpligt för din applikation.
3. Belastningsström: Se till att belastningsströmmen (mängden ström som flyter genom kretsen) inte överstiger spänningsregulatorns maximala märkvärde. Om den maximala belastningsströmmen överskrids kan spänningsregulatorn överhettas och sluta fungera.
4. Temperaturvariation: Var medveten om temperaturområdet inom vilket spänningsregulatorn kan arbeta. Många spänningsregulatorer har ett specificerat driftstemperaturområde, och drift utanför detta område kan leda till dålig prestanda eller fel.
5. Effektivitet: Var medveten om att spänningsregulatorer kan ha varierande effektivitet, detta betyder hur mycket energi som går till spillo som värme under regleringsprocessen.
6. Ljud: Vissa spänningsregulatorer kan introducera brus eller rippel i utspänningen. Detta kan vara ett problem för känsliga elektroniska enheter. Vanligtvis genererar swtching regulatorer mer rippel som linjära spänningsregulatorer.
7. Skyddsfunktioner: Vissa spänningsregulatorer har inbyggda skyddsfunktioner som termiskt skydd, överströmsskydd och överspänningsskydd.
8. Montering: Se till att spänningsregulatorn är korrekt monterad och kyld för att undvika överhettning. Eftersom växlande regulatorer är mer effektiva har de vanligtvis mindre problem med överhettning.

Vad är en lågavfallsspänningsregulator?

En lågavbrottsspänningsregulator (LDO) är en typ av spänningsregulator som kan ge en stabil utspänning med en relativt liten spänningsskillnad (dvs. "avbrottsspänning") mellan ingång och utgång. Detta gör dem särskilt användbara i applikationer där inspänningen är nära den önskade utspänningen, eller där en exakt utspänning behövs.

LDO:er är vanligtvis linjära regulatorer, vilket innebär att de fungerar genom att justera strömmen som flyter genom en passtransistor för att styra utspänningen. Eftersom passtransistorn arbetar i sitt linjära område är utspänningen direkt proportionell mot inspänningen. Spänningsskillnaden mellan ingång och utgång är ett resultat av spänningsfallet över passtransistorn och eventuella andra interna förluster i regulatorn.

LDO:er har typiskt utfallsspänningar mellan cirka 100mV till 2V, vilket är anledningen till att de anses vara låga bortfall, vilket gör att de kan ge en stabil utspänning även när inspänningen bara är något högre än den önskade utspänningen.