Pingeregulaatorid võtavad sisendpinge ja loovad reguleeritud väljundpinge kas fikseeritud või reguleeritaval tasemel. Seda väljundpinge taseme automaatset reguleerimist reguleerivad erinevat tüüpi pingeregulaatorid erinev alt.
Pingeregulaatorite tüübid
Kõige soodsamad ja sageli ka lihtsamini kasutatavad pingeregulaatorid on lineaarsed pingeregulaatorid. Lineaarsed regulaatorid on kompaktsed ja neid kasutatakse sageli madalpinge ja väikese võimsusega süsteemides. Lülitusregulaatorid on tõhusamad kui lineaarsed pingeregulaatorid, kuid nendega on raskem töötada ja need on kallimad. Zeneri dioodid on odavad ja lihtsad kasutada, kuid on vähem tõhusad kui lineaarsed regulaatorid.
Lineaarsed regulaatorid
Üks elementaarsemaid viise elektroonikale stabiilse pinge tagamiseks on kasutada standardset 3 kontaktiga lineaarset pingeregulaatorit, näiteks LM7805, mis tagab 5-voldise 1-amprise väljundpinge sisendpingega. kuni 36 volti (olenev alt mudelist).
Lineaarsed regulaatorid reguleerivad regulaatori ekvivalentset jadatakistust (ESR) tagasisidepinge alusel, muutudes sisuliselt pingejaguri vooluringiks. See võimaldab regulaatoril väljastada konstantse pinge olenemata sellele rakendatavast praegusest koormusest kuni selle vooluvõimsuseni.
Lineaarpingeregulaatorite üks suuri miinuseid on suur minimaalne pingelang, mis on standardse lineaarpingeregulaatori LM7805 puhul 2,0 volti. See tähendab, et stabiilse 5-voldise väljundi saamiseks on vaja vähem alt 7-voldist sisendit. See pingelang mängib suurt rolli lineaarregulaatori poolt hajutatud võimsuses, mis peab 1-amprise koormuse korral hajutama vähem alt 2 vatti (2-voldine pingelangus korda 1 amp).
Sisend- ja väljundpinge erinevuse suurenedes muutub võimsuse hajumine hullemaks. Näiteks kui 7-voldine allikas, mis on reguleeritud 5 voltile, mis annab 1 amprit, hajutab lineaarse regulaatori kaudu 2 vatti, siis 10-voldine allikas, mis on reguleeritud 5 voltile, mis annab sama voolu, hajutab 5 vatti, muutes regulaatori efektiivsuseks vaid 50%.
Regulaatorite vahetamine
Lineaarregulaatorid on suurepärased lahendused väikese võimsusega ja odavate rakenduste jaoks, kus sisendi ja väljundi pingeerinevus on väike ning võimsust pole palju vaja. Lineaarsete regulaatorite suurim negatiivne külg on nende ebatõhusus, mistõttu tulevad mängu lülitusregulaatorid.
Kui on vaja suurt kasutegurit või eeldatakse suurt sisendpingevahemikku, on lülitusregulaator parim valik. Lülituspinge regulaatorite võimsusefektiivsus on 85% või parem võrreldes lineaarse pingeregulaatori kasuteguriga, mis on sageli alla 50%.
Switching regulaatorid nõuavad üldiselt lisakomponente lineaarsete regulaatorite asemel. Komponentide väärtused mõjutavad lülitusregulaatorite üldist jõudlust rohkem kui lineaarsetel regulaatoritel. Lülitusregulaatorite tõhusal kasutamisel, ilma regulaatori tekitatavast elektroonilisest mürast tuleneva vooluahela jõudlust kahjustamata, on ka disainiprobleemid.
Zeneri dioodid
Üks lihtsamaid viise pinge reguleerimiseks on Zeneri diood. Kui lineaarsed regulaatorid on tavaliselt põhikonstruktsiooniga, siis Zeneri diood tagab piisava pinge reguleerimise ühes komponendis.
Kuna Zeneri dioodid suunavad kogu lisapinge üle oma läbilöögipinge künnise maandusele, saab seda kasutada lihtsa pingeregulaatorina, mille väljundpinge tõmmatakse üle Zeneri dioodi juhtmete.
Samas on Zeneritel sageli piiratud toite käsitsemise võime, mis piirab neid ainult väikese energiatarbega rakendustega. Sel viisil Zeneri dioode kasutades on kõige parem piirata Zeneri kaudu voolavat saadaolevat võimsust, valides strateegiliselt õige suurusega takisti.
