Regulatori napona uzimaju ulazni napon i stvaraju regulisani izlazni napon na fiksnom ili podesivom nivou. Ovom automatskom regulacijom nivoa izlaznog napona različiti tipovi regulatora napona rukuju različito.
Vrste regulatora napona
Najpristupačniji i često najlakši tip regulatora napona za korištenje su linearni regulatori napona. Linearni regulatori su kompaktni i često se koriste u niskonaponskim sistemima male snage. Preklopni regulatori su efikasniji od linearnih regulatora napona, ali s njima je teže raditi i skuplji su. Zener diode su jeftine i jednostavne za upotrebu, ali su manje efikasne od linearnih regulatora.
Linearni regulatori
Jedan od najosnovnijih načina da se obezbedi stabilan napon za elektroniku je upotreba standardnog 3-pinskog linearnog regulatora napona, kao što je LM7805, koji obezbeđuje 5-voltni, 1-amp izlaz sa ulaznim naponom na do 36 volti (ovisno o modelu).
Linearni regulatori rade podešavanjem ekvivalentnog serijskog otpora (ESR) regulatora na osnovu povratnog napona, u suštini postajući kolo djelitelja napona. Ovo omogućava regulatoru da emituje konstantan napon bez obzira na trenutno opterećenje na njemu, do njegovog trenutnog kapaciteta.
Jedan od velikih nedostataka linearnih regulatora napona je veliki minimalni pad napona, koji iznosi 2,0 volta na standardnom LM7805 linearnom regulatoru napona. To znači da je za postizanje stabilnog izlaza od 5 volti potreban najmanje 7-voltni ulaz. Ovaj pad napona igra veliku ulogu u snazi koju rasipa linearni regulator, koji mora rasipati najmanje 2 vata ako isporučuje opterećenje od 1 ampera (2-voltni pad napona puta 1 amp).
Disipacija snage se pogoršava kako se povećava razlika između ulaznog i izlaznog napona. Na primjer, dok 7-voltni izvor reguliran na 5 volti koji isporučuje 1 amp raspršuje 2 vata kroz linearni regulator, 10-voltni izvor reguliran na 5 volti koji isporučuje istu struju rasipa 5 vati, čineći regulator samo 50% efikasnim.
Promjena regulatora
Linearni regulatori su odlična rješenja za aplikacije male snage i niske cijene gdje je razlika napona između ulaza i izlaza mala i nije potrebna velika snaga. Najveća mana linearnih regulatora je ta što su oni neefikasni, a tu dolaze u obzir preklopni regulatori.
Kada je potrebna visoka efikasnost ili se očekuje širok raspon ulaznog napona, prekidački regulator postaje najbolja opcija. Preklopni regulatori napona imaju energetsku efikasnost od 85% ili bolju u poređenju sa efikasnošću linearnog regulatora napona koja je često ispod 50%.
Switching regulatori generalno zahtijevaju dodatne komponente u odnosu na linearne regulatore. Vrijednosti komponenti imaju veći utjecaj na ukupne performanse prekidačkih regulatora nego linearnih regulatora. Postoje i izazovi dizajna u efikasnom korišćenju prekidačkih regulatora bez ugrožavanja performansi kola koje su rezultat elektronske buke koju regulator generiše.
Zener diode
Jedan od najjednostavnijih načina za regulaciju napona je Zener dioda. Dok su linearni regulatori obično osnovnog dizajna, Zener dioda pruža adekvatnu regulaciju napona u jednoj komponenti.
Budući da Zener diode odvode sav dodatni napon iznad svog praga napona proboja na masu, može se koristiti kao jednostavan regulator napona sa izlaznim naponom povučenim preko provodnika Zener diode.
Međutim, Zeneri često imaju ograničenu sposobnost upravljanja snagom, što ih ograničava samo na aplikacije male snage. Kada koristite Zener diode na ovaj način, najbolje je ograničiti dostupnu snagu koja može teći kroz Zener strateškim odabirom otpornika odgovarajuće veličine.
