Bộ điều chỉnh điện áp lấy điện áp đầu vào và tạo ra điện áp đầu ra được điều chỉnh ở mức cố định hoặc có thể điều chỉnh. Việc điều chỉnh tự động mức điện áp đầu ra này được xử lý khác nhau bởi nhiều loại bộ điều chỉnh điện áp khác nhau.
Các loại điều chỉnh điện áp
Loại bộ điều chỉnh điện áp giá cả phải chăng nhất và thường dễ sử dụng nhất là bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính. Bộ điều chỉnh tuyến tính được thiết kế nhỏ gọn và thường được sử dụng trong các hệ thống điện áp thấp, công suất thấp. Bộ điều chỉnh chuyển mạch hiệu quả hơn bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính, nhưng khó làm việc hơn và đắt hơn. Điốt Zener rẻ tiền và sử dụng đơn giản nhưng kém hiệu quả hơn so với bộ điều chỉnh tuyến tính.
Bộ điều chỉnh tuyến tính
Một trong những cách cơ bản nhất để cung cấp điện áp ổn định cho thiết bị điện tử là sử dụng bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính 3 chân tiêu chuẩn, chẳng hạn như LM7805, cung cấp đầu ra 5 volt, 1 amp với điện áp đầu vào lên đến 36 volt (tùy thuộc vào kiểu máy).
Bộ điều chỉnh tuyến tính hoạt động bằng cách điều chỉnh điện trở nối tiếp tương đương (ESR) của bộ điều chỉnh dựa trên điện áp phản hồi, về cơ bản trở thành mạch phân áp. Điều này cho phép bộ điều chỉnh tạo ra một điện áp không đổi bất kể tải hiện tại được đặt trên nó, lên đến công suất hiện tại của nó.
Một trong những nhược điểm lớn của bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính là sụt áp tối thiểu lớn, là 2,0 volt trên bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính LM7805 tiêu chuẩn. Điều này có nghĩa là để có được đầu ra 5 volt ổn định, ít nhất phải có đầu vào 7 volt. Sự sụt giảm điện áp này đóng một vai trò lớn trong công suất được tiêu tán bởi bộ điều chỉnh tuyến tính, phải tiêu tán ít nhất 2 watt nếu nó mang lại tải 1-amp (điện áp 2-volt giảm lần 1 amp).
Sự tiêu tán điện trở nên tồi tệ hơn khi sự khác biệt giữa điện áp đầu vào và đầu ra ngày càng rộng. Ví dụ: trong khi nguồn 7 vôn được điều chỉnh thành 5 vôn phân phối 1 amp làm tiêu hao 2 watt thông qua bộ điều chỉnh tuyến tính, thì nguồn 10 vôn được điều chỉnh thành 5 vôn cung cấp cùng một dòng điện tiêu thụ 5 watt, làm cho bộ điều chỉnh chỉ hiệu quả 50%.
Bộ điều chỉnh Chuyển đổi
Bộ điều chỉnh tuyến tính là giải pháp tuyệt vời cho các ứng dụng công suất thấp, chi phí thấp, nơi chênh lệch điện áp giữa đầu vào và đầu ra thấp và không cần nhiều điện năng. Nhược điểm lớn nhất của bộ điều chỉnh tuyến tính là chúng không hiệu quả, đó là lúc mà bộ điều chỉnh chuyển mạch phát huy tác dụng.
Khi cần hiệu suất cao hoặc dự kiến có nhiều điện áp đầu vào, bộ điều chỉnh chuyển mạch sẽ trở thành lựa chọn tốt nhất. Bộ điều chỉnh điện áp chuyển mạch có hiệu suất nguồn 85% hoặc tốt hơn so với hiệu suất của bộ điều chỉnh điện áp tuyến tính thường dưới 50%.
Bộ điều chỉnh chuyển mạch thường yêu cầu các thành phần phụ trên bộ điều chỉnh tuyến tính. Giá trị của các thành phần có nhiều ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của bộ điều chỉnh chuyển mạch hơn là bộ điều chỉnh tuyến tính. Ngoài ra còn có những thách thức về thiết kế trong việc sử dụng bộ điều chỉnh chuyển mạch một cách hiệu quả mà không ảnh hưởng đến hiệu suất của mạch do nhiễu điện tử mà bộ điều chỉnh tạo ra.
Điốt Zener
Một trong những cách đơn giản nhất để điều chỉnh điện áp là sử dụng một diode Zener. Trong khi bộ điều chỉnh tuyến tính thường là cơ bản trong thiết kế, một diode Zener cung cấp khả năng điều chỉnh điện áp thích hợp trong một thành phần duy nhất.
Vì điốt Zener ngắt tất cả điện áp phụ trên ngưỡng điện áp đánh thủng của nó xuống đất, nên nó có thể được sử dụng như một bộ điều chỉnh điện áp đơn giản với điện áp đầu ra được kéo qua các dây dẫn của điốt Zener.
Tuy nhiên, Zutor thường có khả năng xử lý điện năng hạn chế, điều này chỉ giới hạn ở các ứng dụng tiêu thụ điện năng thấp. Khi sử dụng điốt Zener theo cách này, tốt nhất bạn nên hạn chế nguồn điện có sẵn có thể chạy qua Zener bằng cách chọn một cách có chiến lược một điện trở có kích thước phù hợp.
