مدار تثبیت کننده ولتاژ سری (Series Voltage Regulator)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit) را در آموزش زیر شرح دادیم :
مدار تثبیت کننده ولتاژ سری (Series Voltage Regulator) :
مدار تثبیت کننده ولتاژ سری (Series Voltage Regulator) رایج ترین نوع رگولاتور خطی است. در این مدار، المان کنترل (که معمولا یک ترانزیستور قدرت است) به صورت سری بین منبع ورودی و بار قرار می گیرد. این ترانزیستور مانند یک مقاومت متغیر عمل می کند: با تغییر مقاومت خود (با تغییر ولتاژ بایاس)، مقدار ولتاژی که به بار می رسد را تنظیم کرده و آن را ثابت نگه می دارد. آی سی های معروف 78xx (مانند 7805) نمونه هایی از این رگولاتورها هستند.
اجزای اصلی: یک رگولاتور سری معمولی از چند بخش تشکیل شده است:
⭐ المان سری (Series Element): یک ترانزیستور قدرت (معمولا BJT یا Darlington) که در مسیر جریان ورودی به خروجی قرار دارد.
⭐ تقویت کننده خطا (Error Amplifier): یک آپ امپ که وظیفه مقایسه ولتاژ خروجی (یا نمونه ای از آن) با یک ولتاژ مرجع ثابت (Reference Voltage) را بر عهده دارد.
⭐ ولتاژ مرجع (Voltage Reference): یک منبع ولتاژ بسیار پایدار (معمولا با دیود زنر یا باندگپ - Bandgap) که سطح ولتاژ خروجی مورد نظر را تعیین می کند.
⭐ شبکه فیدبک (Feedback Network): یک تقسیم کننده مقاومتی که نمونه ای از ولتاژ خروجی را به تقویت کننده خطا می دهد.
اصل عملکرد: فرض کنید ولتاژ خروجی تمایل به افزایش پیدا کند. ولتاژ نمونه برداری شده توسط شبکه فیدبک نیز افزایش می یابد. تقویت کننده خطا این ولتاژ را با ولتاژ مرجع مقایسه کرده و ولتاژ خطا (تفاوت) را تقویت می کند. اگر ولتاژ خروجی زیاد شده باشد، ولتاژ خطا به گونه ای تغییر می کند که جریان بیس ترانزیستور سری را کاهش دهد. این کار باعث افزایش مقاومت ترانزیستور و در نتیجه کاهش ولتاژ خروجی می شود. این حلقه فیدبک منفی، ولتاژ خروجی را در مقدار ثابتی تثبیت می کند.
مزایا و معایب:
⭐ مزایا: مدار ساده، نویز خروجی بسیار کم، پاسخ سریع به تغییرات بار.
⭐ معایب: راندمان پایین (به ویژه اگر اختلاف ولتاژ ورودی و خروجی زیاد باشد)، زیرا توان اضافی (
\[ P_{diss} = (V_{in} - V_{out}) \times I_{load} \]) به صورت گرما در ترانزیستور سری تلف می شود.
