Un regolatore di tensione è un dispositivo semplice ed economico che può cambiare la tensione di ingresso a un livello diverso in uscita e può mantenere una tensione di uscita costante anche in condizioni di carico variabili. Quasi tutti i dispositivi elettronici, dal caricatore del telefono cellulare ai condizionatori d'aria, ai complessi dispositivi elettromeccanici utilizzano un regolatore di tensione per fornire le diverse tensioni CC ai diversi componenti del dispositivo. A parte questo, tutti i circuiti di alimentazione utilizzano chip regolatori di tensione.
Ad esempio, nel tuo smartphone, un regolatore di tensione viene utilizzato per aumentare o diminuire la tensione della batteria per i componenti (come LED di retroilluminazione, microfono, scheda SIM, ecc.) Che richiedono una tensione maggiore o minore della batteria. La scelta del regolatore di tensione sbagliato può comportare un'affidabilità compromessa, un maggiore consumo energetico e persino componenti fritti.
Quindi in questo articolo, discuteremo alcuni parametri importanti da tenere a mente durante la selezione di un regolatore di tensione per il tuo progetto.
Fattori importanti per la selezione del regolatore di tensione
1. Tensione di ingresso e tensione di uscita
Il primo passo verso la scelta di un regolatore di tensione è conoscere la tensione di ingresso e la tensione di uscita con cui lavorerai. I regolatori di tensione lineari richiedono una tensione di ingresso superiore alla tensione di uscita nominale. Se la tensione di ingresso è inferiore alla tensione di uscita desiderata, si verifica una condizione di tensione insufficiente che causa la caduta del regolatore e fornisce un'uscita non regolata.
Ad esempio, se si utilizza un regolatore di tensione da 5 V con una tensione di caduta di 2 V, la tensione di ingresso dovrebbe essere almeno uguale a 7 V per un'uscita regolata. Una tensione di ingresso inferiore a 7 V risulterà in una tensione di uscita non regolata.
Esistono diversi tipi di regolatori di tensione per diversi intervalli di tensione di ingresso e uscita. Ad esempio, avrai bisogno di un regolatore di tensione 5V per Arduino Uno e un regolatore di tensione 3,3V per ESP8266. È anche possibile utilizzare un regolatore di tensione variabile che può essere utilizzato per una vasta gamma di applicazioni di uscita.
2. Tensione di caduta
La tensione di caduta è la differenza tra la tensione di ingresso e quella di uscita del regolatore di tensione. Ad esempio, min. La tensione di ingresso per 7805 è 7 V e la tensione di uscita è 5 V, quindi ha una tensione di caduta di 2 V. Se la tensione di ingresso scende al di sotto, la tensione di uscita (5 V) + la tensione di caduta (2 V) si tradurrà in un'uscita non regolata che può danneggiare il dispositivo. Quindi, prima di selezionare un regolatore di tensione, controllare la tensione di caduta.
La tensione di dropout varia con i regolatori di tensione; ad esempio, è possibile trovare una gamma di regolatori 5V con diversa tensione di caduta. I regolatori lineari possono essere estremamente efficienti quando vengono azionati con una tensione di caduta di ingresso molto bassa. Quindi, se utilizzi una batteria come fonte di alimentazione, puoi utilizzare i regolatori LDO per una migliore efficienza.
3. Dissipazione di potenza
I regolatori di tensione lineari dissipano più potenza rispetto ai regolatori di tensione a commutazione. Un'eccessiva dissipazione di potenza può causare il consumo della batteria, il surriscaldamento o danni al prodotto. Quindi, se stai usando un regolatore di tensione lineare, calcola prima la dissipazione di potenza. Per i regolatori lineari, la dissipazione di potenza può essere calcolata da:
Potenza = (Tensione di ingresso - Tensione di uscita) x Corrente
È possibile utilizzare i regolatori di tensione di commutazione invece dei regolatori di tensione lineari per evitare il problema della dissipazione di potenza.
4. Efficienza
L'efficienza è il rapporto tra la potenza di uscita e la potenza di ingresso che è proporzionale al rapporto tra la tensione di uscita e la tensione di ingresso. Quindi l'efficienza dei regolatori di tensione è direttamente limitata dalla tensione di caduta e dalla corrente di riposo a causa della maggiore è la tensione di caduta, minore è l'efficienza.
Per una maggiore efficienza, la tensione di caduta e la corrente di riposo devono essere ridotte al minimo e la differenza di tensione tra ingresso e uscita deve essere ridotta al minimo.
5. Precisione della tensione
La precisione complessiva di un regolatore di tensione dipende dalla regolazione della linea, dalla regolazione del carico, dalla deriva della tensione di riferimento, dalla deriva della tensione dell'amplificatore di errore e dal coefficiente di temperatura. I tipici regolatori lineari di solito hanno una specifica della tensione di uscita che garantisce che l'uscita regolata sia entro il 5% del valore nominale. Quindi, se stai usando il regolatore di tensione per alimentare i circuiti integrati digitali, la tolleranza del 5% non è una grande preoccupazione.
6. Regolazione del carico
La regolazione del carico è definita come la capacità del circuito di mantenere una tensione di uscita specificata in condizioni di carico variabili. La regolazione del carico è espressa come:
Regolazione del carico = ∆Vout / ∆I out
7. Regolamento di linea
La regolazione della linea è definita come la capacità del circuito di mantenere la tensione di uscita specificata con la tensione di ingresso variabile. La regolazione della linea è espressa come:
Regolazione del carico = ∆V out / ∆V in
Quindi, per selezionare un regolatore di tensione adeguato per qualsiasi applicazione, è necessario tenere in considerazione tutti i fattori di cui sopra,