Bộ điều chỉnh điện áp lấy điện áp đầu vào và tạo ra điện áp đầu ra được điều chỉnh bất kể điện áp đầu vào ở mức điện áp cố định hay mức điện áp có thể điều chỉnh. Việc điều chỉnh tự động mức điện áp đầu ra này được xử lý bởi các kỹ thuật phản hồi khác nhau. Một số kỹ thuật này đơn giản như một diode Zener. Các cấu trúc khác bao gồm cấu trúc liên kết phản hồi phức tạp giúp cải thiện hiệu suất, độ tin cậy và hiệu quả và thêm các tính năng khác như tăng điện áp đầu ra cao hơn điện áp đầu vào cho bộ điều chỉnh điện áp.
Bộ điều chỉnh điện áp là một tính năng phổ biến trong nhiều mạch điện để đảm bảo rằng điện áp ổn định, ổn định được cung cấp cho các thiết bị điện tử nhạy cảm.
Cách hoạt động của bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính
Duy trì điện áp cố định với đầu vào không xác định và có khả năng gây nhiễu yêu cầu tín hiệu phản hồi để làm rõ những điều chỉnh nào cần được thực hiện. Bộ điều chỉnh tuyến tính sử dụng một bóng bán dẫn công suất như một biến trở hoạt động giống như nửa đầu của mạng phân áp. Đầu ra của bộ chia điện áp điều khiển bóng bán dẫn điện một cách thích hợp để duy trì điện áp đầu ra không đổi.
Bởi vì bóng bán dẫn hoạt động giống như một điện trở, nó lãng phí năng lượng bằng cách chuyển đổi nó thành nhiệt thường rất nhiều nhiệt. Vì tổng công suất chuyển đổi thành nhiệt bằng điện áp giảm giữa điện áp đầu vào và điện áp đầu ra nhân với dòng điện được cung cấp, công suất tiêu tán thường có thể rất cao, đòi hỏi phải có tản nhiệt tốt.
Một dạng thay thế của bộ điều chỉnh tuyến tính là bộ điều chỉnh shunt, chẳng hạn như điốt Zener. Thay vì hoạt động như một điện trở nối tiếp biến đổi như bộ điều chỉnh tuyến tính điển hình, bộ điều chỉnh shunt cung cấp một đường dẫn xuống đất cho điện áp (và dòng điện) dư thừa chạy qua. Loại bộ điều chỉnh này thường kém hiệu quả hơn bộ điều chỉnh tuyến tính loạt điển hình. Nó chỉ thực tế khi cần và cung cấp ít năng lượng.
Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch hoạt động như thế nào
Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch hoạt động trên nguyên tắc khác với bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính. Thay vì hoạt động như một bộ giảm điện áp hoặc dòng điện để cung cấp đầu ra không đổi, bộ điều chỉnh chuyển mạch lưu trữ năng lượng ở một mức xác định và sử dụng phản hồi để đảm bảo rằng mức sạc được duy trì với độ gợn điện áp tối thiểu. Kỹ thuật này cho phép bộ điều chỉnh chuyển mạch hiệu quả hơn bộ điều chỉnh tuyến tính bằng cách bật bóng bán dẫn hoàn toàn (với điện trở tối thiểu) chỉ khi mạch lưu trữ năng lượng cần một loạt năng lượng. Cách tiếp cận này làm giảm tổng công suất lãng phí trong hệ thống thành điện trở của bóng bán dẫn trong quá trình chuyển đổi khi nó chuyển từ dẫn điện (điện trở rất thấp) sang không dẫn điện (điện trở rất cao) và các tổn thất mạch nhỏ khác.
Bộ điều chỉnh chuyển mạch càng nhanh thì khả năng lưu trữ năng lượng càng ít để duy trì điện áp đầu ra mong muốn, có nghĩa là có thể sử dụng các thành phần nhỏ hơn. Tuy nhiên, chi phí của việc chuyển đổi nhanh hơn sẽ làm giảm hiệu quả vì dành nhiều thời gian hơn để chuyển đổi giữa trạng thái dẫn và không dẫn. Nhiều điện năng bị mất hơn do sưởi bằng điện trở.
Một tác dụng phụ khác của việc chuyển mạch nhanh hơn là sự gia tăng nhiễu điện tử do bộ điều chỉnh chuyển mạch tạo ra. Bằng cách sử dụng các kỹ thuật chuyển mạch khác nhau, bộ điều chỉnh chuyển mạch có thể:
- Giảm điện áp đầu vào (cấu trúc liên kết buck).
- Nâng cấp điện áp (tăng cấu trúc liên kết).
- Cả giảm hoặc tăng điện áp (buck-boost) khi cần thiết để duy trì điện áp đầu ra mong muốn.
Tính linh hoạt này làm cho bộ điều chỉnh chuyển mạch trở thành lựa chọn tuyệt vời cho nhiều ứng dụng sử dụng pin vì bộ điều chỉnh chuyển mạch có thể nâng cấp hoặc tăng điện áp đầu vào từ pin khi pin phóng điện.
