Regulatori napona uzimaju ulazni napon i stvaraju regulisani izlazni napon bez obzira na ulazni napon bilo na fiksnom nivou napona ili na podesivom nivou napona. Ovom automatskom regulacijom nivoa izlaznog napona upravljaju različite tehnike povratne sprege. Neke od ovih tehnika su jednostavne poput Zener diode. Druge uključuju složene povratne topologije koje poboljšavaju performanse, pouzdanost i efikasnost i dodaju druge karakteristike kao što je povećanje izlaznog napona iznad ulaznog napona regulatoru napona.
Regulatori napona su uobičajena karakteristika u mnogim krugovima kako bi se osiguralo da se osjetljivoj elektronici napaja konstantan, stabilan napon.
Kako rade linearni regulatori napona
Održavanje fiksnog napona sa nepoznatim i potencijalno bučnim ulazom zahtijeva povratni signal kako bi se razjasnilo koja podešavanja treba izvršiti. Linearni regulatori koriste tranzistor snage kao promjenjivi otpornik koji se ponaša kao prva polovina mreže razdjelnika napona. Izlaz djelitelja napona pokreće tranzistor snage na odgovarajući način kako bi održao konstantan izlazni napon.
Budući da se tranzistor ponaša kao otpornik, troši energiju pretvarajući je u toplotu - često mnogo toplote. Budući da je ukupna snaga pretvorena u toplinu jednaka padu napona između ulaznog i izlaznog napona pomnoženog sa dovedenom strujom, rasipanje snage često može biti vrlo veliko, zahtijevajući dobre hladnjake.
Alternativni oblik linearnog regulatora je šant regulator, kao što je Zener dioda. Umjesto da djeluje kao promjenjivi serijski otpor kao što to čini tipični linearni regulator, šant regulator pruža put do uzemljenja za protok viška napona (i struje). Ovaj tip regulatora je često manje efikasan od tipičnog serijskog linearnog regulatora. Praktično je samo kada je potrebno malo energije i napaja se.
Kako rade prekidački regulatori napona
Sklopni regulator napona radi na drugačijem principu od linearnih regulatora napona. Umjesto da djeluje kao ponor napona ili struje kako bi se osigurao konstantan izlaz, prekidački regulator skladišti energiju na definiranom nivou i koristi povratnu informaciju kako bi osigurao da se nivo punjenja održava uz minimalno valovanje napona. Ova tehnika omogućava da prekidački regulator bude efikasniji od linearnog regulatora tako što se tranzistor u potpunosti uključi (sa minimalnim otporom) samo kada je krugu za skladištenje energije potreban nalet energije. Ovaj pristup smanjuje ukupnu potrošnju energije u sistemu na otpor tranzistora tokom prebacivanja dok prelazi iz provodnog (veoma nizak otpor) u neprovodni (veoma visok otpor) i druge male gubitke u krugu.
Što se preklopni regulator brže uključuje, to mu je potreban manji kapacitet skladištenja energije za održavanje željenog izlaznog napona, što znači da se manje komponente mogu koristiti. Međutim, cijena bržeg prebacivanja je gubitak u efikasnosti jer se više vremena troši na prijelaz između provodnog i neprovodnog stanja. Više energije se gubi zbog otpornog grijanja.
Još jedan neželjeni efekat bržeg prebacivanja je povećanje elektronske buke koju generiše prekidački regulator. Koristeći različite tehnike prebacivanja, prekidački regulator može:
- Smanjite ulazni napon (povišena topologija).
- Pojačajte napon (pojačana topologija).
- Oboje smanjite ili pojačajte napon (buck-boost) po potrebi za održavanje željenog izlaznog napona.
Ova fleksibilnost čini prekidačke regulatore odličnim izborom za mnoge aplikacije koje se napajaju baterijama jer prekidački regulator može pojačati ili povećati ulazni napon iz baterije kako se baterija prazni.
