Els reguladors de tensió prenen una tensió d'entrada i creen una tensió de sortida regulada a un nivell fix o ajustable. Aquesta regulació automàtica del nivell de tensió de sortida es gestiona de manera diferent per diversos tipus de reguladors de tensió.
Tipus de reguladors de tensió
Els reguladors de tensió més assequibles i sovint els més fàcils d'utilitzar són els reguladors de tensió lineals. Els reguladors lineals són compactes i s'utilitzen sovint en sistemes de baixa tensió i baixa potència. Els reguladors de commutació són més eficients que els reguladors de tensió lineal, però són més difícils de treballar i són més cars. Els díodes Zener són econòmics i senzills d'utilitzar, però són menys eficients que els reguladors lineals.
Reguladors lineals
Una de les maneres més bàsiques de proporcionar una tensió estable per a l'electrònica és utilitzar un regulador de tensió lineal estàndard de 3 pins, com el LM7805, que proporciona una sortida de 5 volts i 1 amper amb una tensió d'entrada. fins a 36 volts (segons el model).
Els reguladors lineals funcionen ajustant la resistència en sèrie equivalent (ESR) del regulador en funció d'una tensió de retroalimentació, convertint-se essencialment en un circuit divisor de tensió. Això permet que el regulador emeti una tensió constant, independentment de la càrrega de corrent que s'hi col·loqui, fins a la seva capacitat actual.
Un dels grans inconvenients dels reguladors de tensió lineal és la gran caiguda de tensió mínima, que és de 2,0 volts al regulador de tensió lineal estàndard LM7805. Això vol dir que per obtenir la sortida estable de 5 volts, es requereix almenys una entrada de 7 volts. Aquesta caiguda de tensió té un paper important en la potència dissipada pel regulador lineal, que ha de dissipar almenys 2 watts si ofereix una càrrega d'1 ampere (caiguda de tensió de 2 volts per 1 amp).
La dissipació de potència empitjora a mesura que s'amplia la diferència entre la tensió d'entrada i de sortida. Per exemple, mentre que una font de 7 volts regulada a 5 volts que ofereix 1 amperatge dissipa 2 watts a través del regulador lineal, una font de 10 volts regulada a 5 volts que ofereix el mateix corrent dissipa 5 watts, fent que el regulador només sigui eficient al 50%.
Canvi de reguladors
Els reguladors lineals són solucions excel·lents per a aplicacions de baix consum i baix cost on la diferència de tensió entre l'entrada i la sortida és baixa i no es requereix molta potència. El principal inconvenient dels reguladors lineals és que són ineficients, que és on entren en joc els reguladors de commutació.
Quan es necessita una alta eficiència o s'espera una àmplia gamma de voltatge d'entrada, un regulador de commutació es converteix en la millor opció. Els reguladors de tensió de commutació tenen una eficiència energètica del 85% o superior en comparació amb les eficiències dels reguladors de tensió lineal que sovint estan per sota del 50%.
Els reguladors de commutació generalment requereixen components addicionals sobre els reguladors lineals. Els valors dels components tenen més efecte sobre el rendiment global dels reguladors de commutació que els reguladors lineals. També hi ha reptes de disseny per utilitzar reguladors de commutació de manera eficaç sense comprometre el rendiment del circuit com a resultat del soroll electrònic que genera el regulador.
Díodes Zener
Una de les maneres més senzilles de regular la tensió és amb un díode Zener. Tot i que els reguladors lineals solen tenir un disseny bàsic, un díode Zener proporciona una regulació adequada de la tensió en un sol component.
Atès que els díodes Zener desvien a terra tota la tensió addicional per sobre del seu llindar de tensió de ruptura, es pot utilitzar com a simple regulador de tensió amb la tensió de sortida tirada pels cables del díode Zener.
No obstant això, els Zeners sovint tenen una capacitat limitada per gestionar la potència, cosa que els limita només a aplicacions de baix consum. Quan feu servir díodes Zener d'aquesta manera, el millor és limitar la potència disponible que pot fluir a través del Zener seleccionant estratègicament una resistència de mida adequada.
