مدار تثبیت کننده ولتاژ (Voltage Regulator Circuit)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)

انواع مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit) را در آموزش زیر شرح دادیم :

مدار تثبیت کننده ولتاژ (Voltage Regulator Circuit) :

مدار تثبیت کننده ولتاژ (Voltage Regulator Circuit) مداری است که وظیفه آن حفظ یک ولتاژ خروجی DC ثابت، بدون توجه به تغییرات ولتاژ ورودی، جریان بار یا دما است. تثبیت کننده های ولتاژ یکی از حیاتی ترین بلوک ها در تمام دستگاه های الکترونیکی هستند، زیرا میکروکنترلرها، آی سی ها و سایر قطعات حساس به یک ولتاژ تغذیه پایدار نیاز دارند. تثبیت کننده ها به دو دسته اصلی خطی (Linear) و سوئیچینگ (Switching) تقسیم می شوند.

پارامترهای مهم یک تثبیت کننده:

⭐ رگولاسیون خط (Line Regulation): میزان تغییر ولتاژ خروجی در پاسخ به تغییر ولتاژ ورودی. هرچه این مقدار کوچک تر باشد، بهتر است.

⭐ رگولاسیون بار (Load Regulation): میزان تغییر ولتاژ خروجی در پاسخ به تغییر جریان بار. هرچه این مقدار کوچک تر باشد، بهتر است.

⭐ ولتاژ dropout: حداقل اختلاف ولتاژ بین ورودی و خروجی که رگولاتور خطی برای عملکرد صحیح به آن نیاز دارد.

⭐ راندمان (Efficiency): نسبت توان خروجی به توان ورودی. برای رگولاتورهای خطی پایین و برای رگولاتورهای سوئیچینگ بالا است.

⭐ نویز خروجی (Output Noise): میزان نویز و ریپل روی ولتاژ خروجی.

انواع تثبیت کننده های خطی:

⭐ تثبیت کننده موازی (Shunt Regulator): مانند رگولاتور با دیود زنر. در این نوع، المان تنظیم کننده به صورت موازی با بار قرار می گیرد و جریان اضافی را به زمین منحرف می کند. راندمان پایینی دارد.

⭐ تثبیت کننده سری (Series Regulator): مانند رگولاتورهای سه پایانه 78xx. المان تنظیم کننده (ترانزیستور سری) به صورت سری با بار قرار می گیرد و مانند یک مقاومت متغیر عمل می کند. این نوع رایج ترین است.

⭐ رگولاتورهای LDO (Low Dropout Regulator): نوع خاصی از رگولاتورهای سری هستند که ولتاژ dropout بسیار کمی دارند (مثلا ۰.۲ ولت) و برای کاربردهایی که ولتاژ ورودی و خروجی به هم نزدیک هستند، ایده آلند.

تثبیت کننده های سوئیچینگ: این نوع تثبیت کننده ها (مانند مبدل های باک، بوست و باک-بوست) با راندمان بالا (۸۵-۹۵٪) کار می کنند اما نویز سوئیچینگ تولید می کنند و مدار پیچیده تری دارند.