Sirkuit pengatur tegangan

Regulator Tegangan, seperti namanya, adalah rangkaian yang digunakan untuk mengatur tegangan. Tegangan yang diatur adalah suplai tegangan yang lancar, bebas dari kebisingan atau gangguan. Output dari regulator tegangan tidak tergantung pada arus beban, suhu dan variasi saluran AC. Pengatur tegangan ada di hampir setiap elektronik atau peralatan rumah tangga seperti TV, Kulkas, komputer dll, untuk menstabilkan tegangan suplai.

Pada dasarnya regulator tegangan meminimalkan variasi tegangan untuk melindungi perangkat. Dalam sistem distribusi kelistrikan, pengatur tegangan berada di jalur feeder atau di gardu induk. Ada dua jenis regulator yang digunakan pada jalur ini, salah satunya adalah regulator step, dimana switch mengatur suplai arus. Yang lainnya adalah pengatur induksi, yaitu mesin listrik bolak-balik yang mirip dengan motor induksi yang menyuplai daya sebagai sumber sekunder. Ini meminimalkan variasi tegangan dan memberikan output yang stabil.

Ada berbagai jenis regulator tegangan yang dijelaskan di bawah ini.

Jenis Rangkaian Pengatur Tegangan

Rangkaian Regulator Tegangan Linier

• Regulator Tegangan Seri
• Regulator Tegangan Shunt

Rangkaian Regulator Tegangan Zener

Rangkaian Pengatur Tegangan Switching

• Jenis uang
• Jenis peningkatan
• Jenis Buck / Boost

Rangkaian Regulator Tegangan Linier

Ini adalah regulator paling umum yang digunakan dalam elektronik untuk menjaga tegangan keluaran yang stabil. Regulator tegangan linier bertindak seperti rangkaian pembagi tegangan, pada regulator ini resistansi bervariasi sehubungan dengan perubahan beban dan memberikan tegangan keluaran yang konstan. Beberapa kelebihan dan kekurangan regulator tegangan linier diberikan di bawah ini:

Keuntungan

• Tegangan riak keluaran rendah
• Responnya cepat
• Lebih sedikit kebisingan

Kekurangan

• Efisiensi rendah
• Dibutuhkan ruang besar
• Tegangan keluaran akan selalu lebih kecil dari tegangan masukan

1. Regulator Tegangan Seri

Tegangan yang tidak diatur berbanding lurus dengan penurunan tegangan pada resistansi yang dihubungkan secara seri dan penurunan tegangan ini tergantung pada arus yang dikonsumsi oleh beban. Jika konsumsi arus beban meningkat maka arus basis juga akan berkurang dan karena arus kolektor yang lebih sedikit ini akan mengalir melalui terminal emitor kolektor dan karenanya arus yang melalui beban akan meningkat dan sebaliknya.

Tegangan keluaran yang diatur dari regulator tegangan shunt didefinisikan sebagai:

V _KELUAR = V _Z + V _BE

Regulator Tegangan Zener

Regulator Tegangan Zener lebih murah dan hanya cocok untuk sirkuit daya rendah. Ini dapat digunakan dalam aplikasi di mana jumlah daya yang terbuang selama regulasi tidak menjadi perhatian utama.

Sebuah resistor, dihubungkan secara seri dengan dioda zener untuk membatasi jumlah arus yang mengalir melalui dioda dan tegangan input Vin (Yang harus lebih besar dari tegangan zener) dihubungkan seperti yang ditunjukkan pada gambar dan tegangan keluaran Vout, diambil melintasi dioda zener dengan Vout = Vz (Zener Voltage). Seperti yang kita ketahui dioda Zener mulai berjalan dalam arah sebaliknya ketika tegangan yang diberikan lebih tinggi dari tegangan rusaknya Zener. Jadi ketika mulai berjalan, ia mempertahankan tegangan yang sama di atasnya dan mengalirkan kembali arus ekstra, sehingga memberikan tegangan keluaran yang stabil.

Pelajari lebih lanjut tentang Zener Diode yang berfungsi di sini.

Pengatur Tegangan Switching

Ada tiga jenis pengatur tegangan switching:

• Buck atau Step-Down Switching Voltage Regulator
• Boost atau Step-Up Switching Voltage Regulator
• Regulator Tegangan Saklar Buck / Boost

Buck atau Step-Down Switching Voltage Regulator

Buck Regulator digunakan untuk menurunkan tegangan pada keluaran, kita bahkan dapat menggunakan rangkaian pembagi tegangan untuk menurunkan tegangan keluaran tetapi efisiensi rangkaian pembagi tegangan rendah, karena resistor membuang energi sebagai panas. Kami menggunakan kapasitor, dioda, induktor dan sakelar di sirkuit. Diagram sirkuit untuk Buck Switching Voltage Regulator diberikan di bawah ini:

Ketika sakelar ON, dioda tetap bias terbalik dan catu daya terhubung ke induktor. Ketika sakelar terbuka, polaritas induktor terbalik dan dioda menjadi bias maju dan menghubungkan induktor ke tanah. Kemudian arus yang melalui induktor berkurang dengan kemiringan:

d I _L / dt = (0-V _OUT) / L

Kapasitor digunakan untuk mencegah tegangan turun ke nol pada beban. Jika kita tetap membuka dan menutup sakelar, tegangan rata-rata melintasi beban akan lebih kecil dari tegangan input yang disediakan. Anda dapat mengontrol tegangan output dengan memvariasikan siklus kerja perangkat switching.

Output Voltage = (Input Voltage) * (persentase waktu saat sakelar ON)

Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang konverter Buck daripada mengikuti tautan.

Boost atau Step-Up Switching Voltage Regulator

Boost Regulator digunakan untuk menaikkan voltase melintasi beban. Diagram sirkuit untuk pengatur dorongan diberikan di bawah ini:

Ketika sakelar ditutup, dioda berperilaku sebagai bias terbalik dan arus yang melintasi induktor terus meningkat. Sekarang ketika sakelar dibuka, induktor akan menciptakan gaya yang menyebabkan arus terus mengalir dan kapasitor mulai mengisi daya. Dengan terus menghidupkan sakelar ON dan OFF kita akan menerima tegangan pada beban lebih tinggi dari tegangan input. Kita dapat mengontrol tegangan output dengan mengontrol waktu hidupkan (Ton) sakelar.

Tegangan Output = Tegangan Input / Persentase waktu sakelar terbuka

Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang Boost converter daripada mengikuti tautannya.

Regulator Tegangan Sakelar Buck-Boost

Buck-Boost Switching Regulator adalah kombinasi dari Buck dan Boost Regulator, memberikan output terbalik yang bisa lebih besar atau lebih kecil dari tegangan input yang disediakan.

Ketika sakelar ON, dioda berperilaku sebagai bias terbalik dan induktor menyimpan energi dan ketika sakelar OFF induktor mulai melepaskan energi dengan polaritas terbalik, yang mengisi kapasitor. Ketika energi yang disimpan dalam induktor menjadi nol, kapasitor mulai dilepaskan ke beban dengan polaritas terbalik. Karena itu regulator buck-boost ini disebut juga sebagai regulator pembalik.

Tegangan keluaran didefinisikan sebagai

Vout = Vin (D / 1-D) Dimana, D adalah siklus Duty

Oleh karena itu, jika Duty Cycle rendah, regulator berperilaku sebagai Buck Regulator dan ketika Duty Cycle tinggi regulator berperilaku sebagai Boost Regulator.

Contoh Praktis untuk Sirkuit Regulator

Rangkaian Regulator Tegangan Linear Positif

Kami telah merancang rangkaian regulator tegangan linier positif dengan menggunakan IC 7805. IC ini memiliki semua sirkuit untuk menyediakan suplai yang diatur 5volt. Tegangan input harus minimal lebih dari 2v dari nilai pengenal seperti untuk LM7805 kita harus setidaknya menyediakan 7v.

Tegangan input yang tidak diatur disuplai ke IC dan kami mendapatkan tegangan yang diatur di terminal output. Nama IC mengartikan fungsinya, 78 melambangkan tanda positif dan 05 melambangkan nilai tegangan keluaran yang diatur. Seperti yang Anda lihat dalam diagram rangkaian, kami memberikan 9V ke 7805IC dan mendapatkan + 5V yang diatur pada output. Kapasitor C1 dan C2 digunakan untuk filtrasi.

Rangkaian Regulator Tegangan Zener

Di sini, kami telah merancang Regulator Tegangan Zener menggunakan dioda Zener 5.1V. Dioda Zener bekerja sebagai elemen penginderaan. Ketika tegangan suplai melebihi tegangan rusaknya, mulai berjalan dalam arah sebaliknya dan mempertahankan tegangan yang sama di atasnya dan mengalirkan kembali arus ekstra, sehingga memberikan tegangan keluaran yang stabil. Di sirkuit ini kami memberikan tegangan input 9V dan mendapatkan hampir 5,1 tegangan output yang diatur.