Jenis-jenis Regulator Tegangan dengan Prinsip Kerja
Regulator tegangan digunakan untuk mengatur tingkat tegangan. Ketika dibutuhkan tegangan yang stabil dan andal, maka regulator tegangan adalah perangkat yang lebih disukai. Ini menghasilkan tegangan output tetap yang tetap konstan untuk setiap perubahan tegangan input atau kondisi beban.
Karena berfungsi sebagai penyangga untuk melindungi komponen dari kerusakan. Sebuah regulator tegangan adalah perangkat dengan desain sederhana feed-forward dan menggunakan loop kontrol umpan balik negatif.
Ada dua jenis utama regulator tegangan: Regulator tegangan linier dan Regulator tegangan switching; ini digunakan dalam aplikasi yang lebih luas. Regulator tegangan linier adalah jenis regulator tegangan yang paling mudah. Ini tersedia dalam dua jenis, yang kompak dan digunakan pada daya rendah, sistem tegangan rendah. Mari kita bahas tentang berbagai jenis regulator tegangan.
Jumlah arus yang ditarik secara efektif digunakan oleh beban; ini adalah keuntungan utama dari regulator tegangan seri. Bahkan ketika beban tidak memerlukan arus apa pun, regulator seri tidak menarik arus penuh. Oleh karena itu, regulator seri jauh lebih efisien daripada regulator tegangan shunt.
Namun, ini lebih sederhana, kadang-kadang hanya terdiri dari dioda tegangan-referensi, dan digunakan dalam rangkaian yang sangat rendah dimana arus yang terbuang terlalu kecil untuk diperhatikan. Bentuk ini sangat umum untuk rangkaian referensi tegangan. Regulator shunt biasanya hanya dapat menenggelamkan (menyerap) arus.
Regulator pengalih efisien karena elemen seri berfungsi penuh atau dimatikan karena hampir tidak ada daya yang dihilangkan. Regulator switching mampu menghasilkan tegangan output yang lebih tinggi dari tegangan input atau polaritas berlawanan, tidak seperti regulator linier.
Regulator tegangan switching mengaktifkan dan menonaktifkan dengan cepat untuk mengubah output. Membutuhkan Osilator kontrol dan juga mengisi komponen penyimpanan.
Dalam regulator switching dengan Frekuensi Modulasi Pulsa bervariasi, siklus kerja konstan dan spektrum kebisingan yang diberlakukan oleh PRM bervariasi; lebih sulit untuk menyaring kebisingan itu. Regulator switching dengan Modulasi Lebar Pulsa (PWM), frekuensi konstan, siklus kerja berbeda, efisien dan mudah menyaring kebisingan.
Dalam regulator switching, arus mode kontinu melalui induktor tidak pernah turun ke nol. Ini memungkinkan daya output tertinggi. Ini memberikan kinerja yang lebih baik.
Dalam regulator switching, arus mode terputus-putus (diskontinu) melalui induktor turun ke nol. Ini memberikan kinerja yang lebih baik ketika arus output rendah.
Non–Isolasi: Hal ini didasarkan pada perubahan kecil dalam Vout / Vin. Contohnya adalah Step Up voltage regulator (Boost) - Meningkatkan tegangan input; Step Down (Buck) - menurunkan tegangan input; Step up / Step Down (boost / buck) Regulator tegangan - Menurunkan atau menaikkan atau membalikkan tegangan input tergantung pada pengontrol; Pompa pengisian - Menyediakan kelipatan input tanpa menggunakan induktor.
Dielektrik - Isolasi: Ini didasarkan pada radiasi dan lingkungan yang intens.
Asumsikan kerugian rangkaian Pin = Pout (daya input dan output sama)
Kemudian
Vin Iin = Vout Iout,
Iout / Iin = (1-D)
Dari ini, disimpulkan bahwa di rangkaian ini
Jika daya input sama dengan daya output, maka
Pin = Pout ; Vin Iin = Vout Iout,
Iout,/Iin = V in/Vout = 1/D
Konverter step down setara dengan transformator DC di mana rasio belokan berada di kisaran 0-1.
Karena berfungsi sebagai penyangga untuk melindungi komponen dari kerusakan. Sebuah regulator tegangan adalah perangkat dengan desain sederhana feed-forward dan menggunakan loop kontrol umpan balik negatif.
Ada dua jenis utama regulator tegangan: Regulator tegangan linier dan Regulator tegangan switching; ini digunakan dalam aplikasi yang lebih luas. Regulator tegangan linier adalah jenis regulator tegangan yang paling mudah. Ini tersedia dalam dua jenis, yang kompak dan digunakan pada daya rendah, sistem tegangan rendah. Mari kita bahas tentang berbagai jenis regulator tegangan.
Jenis Regulator Tegangan dan Prinsip Kerja Mereka
Pada dasarnya, ada dua jenis regulator tegangan: Regulator tegangan linier dan Regulator tegangan switching.- Ada dua jenis regulator tegangan Linear: Seri dan Shunt.
- Ada tiga jenis regulator tegangan Switching: Step up, Step down dan regulator tegangan Inverter.
Regulator Linier
Regulator linier bertindak seperti pembagi tegangan. Di wilayah Ohmic, ia menggunakan Transistor FET. Resistansi regulator tegangan bervariasi dengan beban yang menghasilkan tegangan output konstan.Kelebihan dari regulator tegangan linier
- Memberikan tegangan riak output rendah
- Waktu respons cepat untuk memuat atau mengubah baris
- Gangguan elektromagnetik rendah dan lebih sedikit noise
Kekurangan dari regulator tegangan linier
- Efisiensi sangat rendah
- Membutuhkan ruang yang besar - heatsink diperlukan
- Tegangan di atas input tidak dapat ditingkatkan
Regulator Tegangan Seri
Regulator tegangan seri menggunakan elemen variabel yang ditempatkan secara seri dengan beban. Dengan mengubah resistansi elemen seri itu, tegangan yang turun melewatinya dapat diubah. Dan, tegangan melintasi beban tetap konstan.Jumlah arus yang ditarik secara efektif digunakan oleh beban; ini adalah keuntungan utama dari regulator tegangan seri. Bahkan ketika beban tidak memerlukan arus apa pun, regulator seri tidak menarik arus penuh. Oleh karena itu, regulator seri jauh lebih efisien daripada regulator tegangan shunt.
Regulator Tegangan Shunt
Regulator tegangan shunt bekerja dengan menyediakan jalur dari tegangan supply ke ground melalui resistansi variabel. Arus melalui regulator shunt dialihkan dari beban dan mengalir tidak berguna ke ground, membuat bentuk ini biasanya kurang efisien daripada regulator seri.Namun, ini lebih sederhana, kadang-kadang hanya terdiri dari dioda tegangan-referensi, dan digunakan dalam rangkaian yang sangat rendah dimana arus yang terbuang terlalu kecil untuk diperhatikan. Bentuk ini sangat umum untuk rangkaian referensi tegangan. Regulator shunt biasanya hanya dapat menenggelamkan (menyerap) arus.
Aplikasi Regulator Tegangan Shunt
Regulator tegangan shunt digunakan di:- Catu Daya / Power Supply Switching Tegangan Output Rendah
- Sumber Arus dan Rangkaian Sink (menyerap)
- Penguat kesalahan (Error Amplifier)
- Tegangan yang Dapat Disetel atau Catu Daya Linier dan Switching Arus
- Pemantauan Tegangan
- Rangkaian Analog dan Digital yang membutuhkan referensi presisi
- Pembatas arus presisi
Regulator Tegangan Switching
Regulator switching dengan cepat menghidupkan dan mematikan perangkat seri. Siklus kerja sakelar menetapkan jumlah muatan yang ditransfer ke beban. Ini dikendalikan oleh mekanisme umpan balik yang mirip dengan regulator linier.Regulator pengalih efisien karena elemen seri berfungsi penuh atau dimatikan karena hampir tidak ada daya yang dihilangkan. Regulator switching mampu menghasilkan tegangan output yang lebih tinggi dari tegangan input atau polaritas berlawanan, tidak seperti regulator linier.
Regulator tegangan switching mengaktifkan dan menonaktifkan dengan cepat untuk mengubah output. Membutuhkan Osilator kontrol dan juga mengisi komponen penyimpanan.
Dalam regulator switching dengan Frekuensi Modulasi Pulsa bervariasi, siklus kerja konstan dan spektrum kebisingan yang diberlakukan oleh PRM bervariasi; lebih sulit untuk menyaring kebisingan itu. Regulator switching dengan Modulasi Lebar Pulsa (PWM), frekuensi konstan, siklus kerja berbeda, efisien dan mudah menyaring kebisingan.
Dalam regulator switching, arus mode kontinu melalui induktor tidak pernah turun ke nol. Ini memungkinkan daya output tertinggi. Ini memberikan kinerja yang lebih baik.
Dalam regulator switching, arus mode terputus-putus (diskontinu) melalui induktor turun ke nol. Ini memberikan kinerja yang lebih baik ketika arus output rendah.
Topologi Switching
Ini memiliki dua jenis topologi: isolasi dielektrik dan non-isolasi.Non–Isolasi: Hal ini didasarkan pada perubahan kecil dalam Vout / Vin. Contohnya adalah Step Up voltage regulator (Boost) - Meningkatkan tegangan input; Step Down (Buck) - menurunkan tegangan input; Step up / Step Down (boost / buck) Regulator tegangan - Menurunkan atau menaikkan atau membalikkan tegangan input tergantung pada pengontrol; Pompa pengisian - Menyediakan kelipatan input tanpa menggunakan induktor.
Dielektrik - Isolasi: Ini didasarkan pada radiasi dan lingkungan yang intens.
Kelebihan dari Topologi Switching
Kelebihan utama catu daya switching adalah efisiensi, ukuran, dan berat. Ini juga merupakan desain yang lebih kompleks, yang mampu menangani efisiensi daya yang lebih tinggi. Regulator tegangan switching dapat memberikan output, yang lebih besar atau kurang dari atau yang membalikkan tegangan input.Kekurangan dari Topologi Switching
- Tegangan riak output yang lebih tinggi
- Waktu pemulihan sementara yang lebih lambat
- EMI menghasilkan output yang sangat bising
- Sangat mahal
Regulator Tegangan Step Up
Step-up switching converter, juga disebut boost switching regulator, memberikan output tegangan yang lebih tinggi dengan menaikkan tegangan input. Tegangan output diatur, selama daya yang ditarik berada dalam spesifikasi daya output rangkaian. Untuk mengendalikan string LED, regulator tegangan Switching Step up digunakan.Asumsikan kerugian rangkaian Pin = Pout (daya input dan output sama)
Kemudian
Vin Iin = Vout Iout,
Iout / Iin = (1-D)
Dari ini, disimpulkan bahwa di rangkaian ini
- Daya tetap sama
- Tegangan meningkat
- Arus berkurang
- Setara dengan transformator DC
Regulator Tegangan Step Down (Buck)
Ini menurunkan tegangan input.Jika daya input sama dengan daya output, maka
Pin = Pout ; Vin Iin = Vout Iout,
Iout,/Iin = V in/Vout = 1/D
Konverter step down setara dengan transformator DC di mana rasio belokan berada di kisaran 0-1.
Step Up / Step Down (Boost / Buck)
Ini juga disebut inverter tegangan. Dengan menggunakan konfigurasi ini, dimungkinkan untuk menaikkan, menurunkan, atau membalikkan tegangan sesuai kebutuhan.
- Tegangan output adalah polaritas berlawanan dari input.
- Hal ini dicapai dengan VL forward-biasing dioda bias reverse selama waktu mati, menghasilkan arus dan pengisian Kapasitor untuk produksi tegangan selama waktu mati
- Dengan menggunakan regulator switching jenis ini, efisiensi 90% dapat dicapai.
Regulator Tegangan Alternator
Alternator menghasilkan arus yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan listrik kendaraan ketika mesin berjalan. Ini juga mengisi kembali energi yang digunakan untuk memulai kendaraan.
Sebuah alternator memiliki kemampuan untuk menghasilkan lebih banyak arus dengan kecepatan lebih rendah daripada generator DC yang pernah digunakan oleh sebagian besar kendaraan. Alternator memiliki dua bagian
Sebuah alternator memiliki kemampuan untuk menghasilkan lebih banyak arus dengan kecepatan lebih rendah daripada generator DC yang pernah digunakan oleh sebagian besar kendaraan. Alternator memiliki dua bagian
Stator - Ini adalah komponen stasioner, yang tidak bergerak. Ini berisi satu set konduktor listrik wound di gulungan di atas inti besi.
Rotor / Angker - Ini adalah komponen bergerak yang menghasilkan medan magnet berputar dengan salah satu dari tiga cara berikut: (i) induksi (ii) magnet permanen (iii) menggunakan exciter.
Regulator Tegangan Elektronik
Regulator tegangan sederhana dapat dibuat dari Resistor secara seri dengan Dioda (atau serangkaian dioda). Karena bentuk logaritmik dari kurva dioda VI, tegangan melintasi perubahan hanya sedikit karena perubahan pada arus yang ditarik atau perubahan input. Ketika kontrol tegangan dan efisiensi yang tepat tidak penting, desain ini dapat bekerja dengan baik.
Regulator Tegangan Transistor
Regulator tegangan elektronik memiliki sumber referensi tegangan astabil yang disediakan oleh dioda Zener, yang juga dikenal sebagai pengoperasian dioda reverse breakdown tegangan. Ini mempertahankan tegangan output DC konstan.
Tegangan riak AC diblokir, tetapi filter tidak dapat diblokir. Regulator tegangan juga memiliki rangkaian ekstra untuk perlindungan konsleting, dan rangkaian pembatas arus, proteksi tegangan berlebih, dan shutdown panas.
Tegangan riak AC diblokir, tetapi filter tidak dapat diblokir. Regulator tegangan juga memiliki rangkaian ekstra untuk perlindungan konsleting, dan rangkaian pembatas arus, proteksi tegangan berlebih, dan shutdown panas.
Ini semua tentang berbagai jenis regulator tegangan dan prinsip kerjanya. Kami berharap bahwa informasi yang diberikan dalam artikel ini bermanfaat bagi Anda untuk pemahaman yang lebih baik tentang konsep ini.