اصل کار تثبیت کننده ولتاژ

تنظیم کننده ولتاژ یک مدار منبع تغذیه یا وسیله ای است که به طور خودکار ولتاژ خروجی خود را تنظیم می کند. عملکرد اصلی آن تثبیت ولتاژ منبع تغذیه نوسان یا نامناسب در یک محدوده خروجی تنظیم شده در هنگام تغییر ولتاژ ورودی یا بار، از طریق تنظیم خودکار مدار داخلی آن است. تصحیح ولتاژ از طریق دو عملیات اساسی انجام می شود: تقویت و باک. رگولاتورها از ترانسفورماتورهای متصل به رله های سوئیچینگ در پیکربندی های مختلف برای رسیدن به این وظیفه استفاده می کنند.

اصل کار یک تنظیم کننده ولتاژ دستیابی به تثبیت ولتاژ از طریق مکانیزم کنترل بازخورد منفی حلقه بسته است. گردش کار کلی آن شامل چندین مرحله است: تشخیص، مقایسه، تنظیم و خروجی. ابتدا مدار تشخیص ولتاژ داخلی به طور مداوم مقدار ولتاژ ورودی را نظارت می کند. سپس مدار کنترل سیگنال ولتاژ نمونه برداری شده را با یک ولتاژ مرجع داخلی پایدار مقایسه می کند تا جهت و مقدار انحراف ولتاژ را تعیین کند. سپس، بر اساس نتیجه مقایسه، مدار کنترل یک محرک مانند یک موتور سروو یا کلید برق را برای انجام تنظیمات به حرکت در می آورد. در نهایت ولتاژ تنظیم شده از طریق ترمینال خروجی به تجهیزات متصل شده تامین می شود. کل فرآیند پیوسته، سریع و خودکار است.

بسته به رویکرد فنی، تنظیم کننده های ولتاژ عمدتا دارای حالت های عملیاتی خاص زیر هستند. رگولاتورهای ولتاژ سروو-نوع (برس-نوع/موتور-کنترل‌شده) از یک سروو موتور برای به حرکت درآوردن برس‌های کربنی استفاده می‌کنند که روی سیم‌پیچ‌های یک ترانسفورماتور خودکار می‌لغزند و به طور مداوم و هموار نسبت چرخش سیم‌پیچ را برای رسیدن به تنظیم ولتاژ تغییر می‌دهند. اجزای کلیدی شامل اتوترانسفورماتور حلقوی، موتور سروو، برس‌های کربنی و مدارهای تشخیص و کنترل ولتاژ است. رگولاتورهای ولتاژ رله{6}}نوع (پله ای) ولتاژ ورودی را از طریق یک مدار کنترل تشخیص می دهند و رله های سوئیچ برای اتصال شیرهای مختلف روی ترانسفورماتور خودکار، تنظیم ولتاژ پلکانی را به دست می آورند.

تنظیم کننده های ولتاژ الکترونیکی (استاتیک/بدون تماس) از مدارهای مبدل الکترونیکی قدرت (مانند تریستورها) برای تغییر مشخصات راکتانس مدار با تغییر زاویه هدایت تریستور دو طرفه در مدار تنظیم استفاده می کنند و در نتیجه قطبیت مدار جبران را تغییر می دهند تا به تنظیم ولتاژ دست یابند. تنظیم‌کننده‌های خطی پایین{1}}(LDO) از ترانزیستورها یا FET‌هایی استفاده می‌کنند که در ناحیه خطی خود کار می‌کنند تا ولتاژ اضافی را از ولتاژ ورودی اعمال‌شده کم کنند و یک ولتاژ خروجی تنظیم‌شده تولید کنند. مشخصه آنها اختلاف ولتاژ ورودی{3} بسیار کوچک است. رگولاتورهای ولتاژ سوئیچینگ از سوئیچینگ "روشن" و "خاموش" فرکانس بالا ترانزیستورهای سوئیچینگ قدرت، همراه با اجزای ذخیره انرژی مانند سلف ها و خازن ها برای انتقال و تبدیل انرژی، دستیابی به تبدیل و تنظیم ولتاژ با راندمان بالا استفاده می کنند. انواع اصلی عبارتند از رگولاتورهای buck، boost و buck-.

صرف نظر از فناوری خاصی که استفاده می‌شود، یک تنظیم‌کننده ولتاژ اساساً کنترل بازخورد حلقه بسته را انجام می‌دهد: تشخیص تغییرات، تجزیه و تحلیل انحرافات، صدور فرمان‌ها، انجام اصلاحات و حفظ پایداری، در نتیجه یک ولتاژ تغذیه ثابت و ایمن برای دستگاه‌های بار متصل فراهم می‌کند.