Spændingsregulatorer

Hvad er en spændingsregulator?

Spændingsregulatorer er nyttige til at stabilisere strømforsyningen i projekter som Arduino , især når du forsyner Arduino med batterier. Buck-konvertere kan for eksempel sænke forsyningsspændingen for sensorer, der kræver en lavere spænding, end Arduino kan levere. Boost-konvertere er nyttige i situationer, hvor den tilgængelige batterispænding er lavere end nødvendigt, og sikrer, at projektet fortsætter med at fungere stabilt.

Lineære spændingsregulatorer

arbejde ved at bruge en spændingsdeler til at regulere udgangen. De er enkle, billige og nemme at bruge, men de er ikke så effektive som andre typer spændingsregulatorer, da de har en tendens til at sprede meget strøm som varme. Nogle populære lineære spændingsregulator IC'er er LM7805, LM7812 og LM317.

Skiftende spændingsregulatorer

Disse kaldes også switching power supplies (SMPS), og fungerer ved hurtigt at tænde og slukke for en transistor for at regulere outputtet. De er mere effektive end lineære spændingsregulatorer, men er mere komplekse og kan generere elektromagnetisk interferens (EMI). Nogle populære switching spændingsregulator IC'er inkluderer LM2675, LM2575 og LM3478.

Buck og Boost konvertere

Buck Converter

En buck-konverter, også kendt som en step-down-konverter, er en type DC-DC-konverter, der sænker indgangsspændingen til en lavere udgangsspænding. Dette er nyttigt i applikationer, hvor forsyningsspændingen er højere end hvad der er nødvendigt for komponenterne. For eksempel, hvis du har et batteri, der udsender 12 volt, men din enhed kun har brug for 5 volt, kan en buck-konverter effektivt trappe ned den spænding.

Boost Converter

I modsætning til buck-konverteren øger en boost-konverter DC-indgangsspændingen til en højere DC-udgangsspænding. Dette bruges, når den tilgængelige indgangsspænding er lavere end nødvendigt. Et praktisk eksempel ville være at bruge en boost-konverter til at øge de 3,7 volt af et lithium-ion-batteri til de 5 volt, der er nødvendige for at oplade USB enheder. Boost-konvertere er vigtige i bærbar elektronik, hvor der er behov for en højere spænding, end batteriet kan levere.

Buck-Boost konverter

En buck-boost-konverter integrerer mulighederne for både buck- og boost-konvertere, så den enten kan trappe ned på indgangsspændingen eller øge den til en specifik udgangsspænding. Dette er især nyttigt, når indgangsspændingen svinger, som det er tilfældet med batterier. Tag for eksempel 4 AA batterier, som kan have en spænding mellem 4V og 6,5V, mens en Arduino skal bruge præcis 5V for at fungere korrekt. En buck-boost-konverter sikrer, at Arduino altid modtager den korrekte spænding, uanset batteriniveauet.e

Hvad skal jeg være opmærksom på, når jeg vælger en spændingsregulator?

Det er vigtigt at vælge en spændingsregulator, der er passende til din specifikke anvendelse, og omhyggeligt at gennemgå producentens specifikationer for at sikre, at den vil fungere som forventet under de specifikke forhold i dit kredsløb.

Der er et par ting, du skal være opmærksom på, når du bruger spændingsregulatorer, herunder:

1. Indgangsspændingsområde: Sørg for, at indgangsspændingsområdet for spændingsregulatoren er egnet til din anvendelse. Indgangsspændingen skal være inden for det driftsområde, der er specificeret af producenten for at sikre korrekt drift og for at undgå beskadigelse af spændingsregulatoren.
2. Udgangsspændingsområde: Kontroller udgangsspændingsområdet for at sikre, at det er egnet til din applikation.
3. Belastningsstrøm: Sørg for, at belastningsstrømmen (mængden af strøm, der flyder gennem kredsløbet) ikke overstiger den maksimale nominelle for spændingsregulatoren. Overskridelse af den maksimale belastningsstrøm kan få spændingsregulatoren til at overophedes og svigte.
4. Temperaturområde: Vær opmærksom på temperaturområdet, som spændingsregulatoren kan fungere i. Mange spændingsregulatorer har et specificeret driftstemperaturområde, og drift uden for dette område kan føre til dårlig ydeevne eller fejl.
5. Effektivitet: Vær opmærksom på, at spændingsregulatorer kan have varierende virkningsgrad, det betyder, hvor meget energi der spildes som varme under reguleringsprocessen.
6. Støj: Nogle spændingsregulatorer kan indføre støj eller krusninger i udgangsspændingen. Dette kan være et problem for følsomme elektroniske enheder. Normalt genererer swtching regulatorer mere krusning som lineære spændingsregulatorer.
7. Beskyttelsesfunktioner: Nogle spændingsregulatorer har indbyggede beskyttelsesfunktioner såsom termisk beskyttelse, overstrømsbeskyttelse og overspændingsbeskyttelse.
8. Montering: Sørg for, at spændingsregulatoren er korrekt monteret og afkølet for at undgå overophedning. Da skiftende regulatorer er mere effektive, har de normalt mindre problemer med overophedning.

Hvad er en lavt udfaldsspændingsregulator?

En lav-udfaldsspændingsregulator (LDO) er en type spændingsregulator, der kan give en stabil udgangsspænding med en relativt lille spændingsforskel (dvs. "udfaldsspænding") mellem input og output. Dette gør dem særligt anvendelige i applikationer, hvor indgangsspændingen er tæt på den ønskede udgangsspænding, eller hvor der er behov for en præcis udgangsspænding.

LDO'er er typisk lineære regulatorer, hvilket betyder, at de fungerer ved at justere strømmen, der løber gennem en passtransistor for at styre udgangsspændingen. Fordi pastransistoren fungerer i sit lineære område, er udgangsspændingen direkte proportional med indgangsspændingen. Spændingsforskellen mellem input og output er et resultat af spændingsfaldet over pastransistoren og eventuelle andre interne tab i regulatoren.

LDO'er har typisk dropout-spænding mellem omkring 100mV til 2V, hvorfor de betragtes som lavt dropout, hvilket giver dem mulighed for at give en stabil udgangsspænding, selv når indgangsspændingen kun er lidt højere end den ønskede udgangsspænding.