Els reguladors de tensió prenen una tensió d'entrada i creen una tensió de sortida regulada independentment de la tensió d'entrada a un nivell de tensió fix o ajustable. Aquesta regulació automàtica del nivell de tensió de sortida es gestiona mitjançant diverses tècniques de retroalimentació. Algunes d'aquestes tècniques són tan senzilles com un díode Zener. Altres inclouen topologies de retroalimentació complexes que milloren el rendiment, la fiabilitat i l'eficiència i afegeixen altres funcions, com ara augmentar la tensió de sortida per sobre de la tensió d'entrada al regulador de tensió..
Els reguladors de tensió són una característica comuna en molts circuits per garantir que es subministra una tensió constant i estable a l'electrònica sensible.
Com funcionen els reguladors de voltatge lineal
Mantenir una tensió fixa amb una entrada desconeguda i potencialment sorollosa requereix un senyal de retroalimentació per aclarir quins ajustos s'han de fer. Els reguladors lineals utilitzen un transistor de potència com a resistència variable que es comporta com la primera meitat d'una xarxa divisora de tensió. La sortida del divisor de tensió impulsa el transistor de potència adequadament per mantenir una tensió de sortida constant.
Com que el transistor es comporta com una resistència, malgasta energia convertint-la en calor, sovint molta calor. Atès que la potència total convertida en calor és igual a la caiguda de tensió entre la tensió d'entrada i la tensió de sortida multiplicada per la corrent subministrada, la potència dissipada pot ser sovint molt alta, la qual cosa requereix bons dissipadors de calor.
Una forma alternativa d'un regulador lineal és un regulador de derivació, com ara un díode Zener. En lloc d'actuar com una resistència en sèrie variable com ho fa el regulador lineal típic, un regulador de derivació proporciona un camí cap a terra perquè l'excés de tensió (i corrent) passi. Aquest tipus de regulador sovint és menys eficient que un regulador lineal de sèrie típic. Només és pràctic quan es necessita i es subministra poca energia.
Com funcionen els reguladors de voltatge de commutació
Un regulador de tensió de commutació funciona amb un principi diferent dels reguladors de tensió lineal. En lloc d'actuar com un dipòsit de tensió o corrent per proporcionar una sortida constant, un regulador de commutació emmagatzema energia a un nivell definit i utilitza retroalimentació per garantir que el nivell de càrrega es mantingui amb una ondulació de tensió mínima. Aquesta tècnica permet que el regulador de commutació sigui més eficient que el regulador lineal en encendre un transistor completament (amb una resistència mínima) només quan el circuit d'emmagatzematge d'energia necessita una ràfega d'energia. Aquest enfocament redueix la potència total malgastada en el sistema a la resistència del transistor durant la commutació a mesura que passa de conductor (resistència molt baixa) a no conductor (resistència molt alta) i altres pèrdues de circuit petites.
Com més ràpid canvia un regulador de commutació, menys capacitat d'emmagatzematge d'energia necessita per mantenir la tensió de sortida desitjada, la qual cosa significa que es poden utilitzar components més petits. Tanmateix, el cost d'una commutació més ràpida és una pèrdua d'eficiència a mesura que es passa més temps en la transició entre els estats conductors i no conductors. Es perd més energia amb la calefacció resistiva.
Un altre efecte secundari de la commutació més ràpida és l'augment del soroll electrònic generat pel regulador de commutació. Mitjançant l'ús de diferents tècniques de commutació, un regulador de commutació pot:
- Redueix la tensió d'entrada (topologia de reducció).
- Pujar la tensió (augment de la topologia).
- Ambdós baixen o augmenten la tensió (buck-boost) segons sigui necessari per mantenir la tensió de sortida desitjada.
Aquesta flexibilitat fa que els reguladors de commutació siguin una opció fantàstica per a moltes aplicacions alimentades amb bateria perquè el regulador de commutació pot augmentar o augmentar la tensió d'entrada de la bateria a mesura que es descarrega la bateria.
