Penjelasan Tiga Jenis Regulator Tegangan yang Berbeda
Ketika voltase yang stabil dan andal diperlukan, pengatur tegangan adalah komponen yang harus dikerjakan. Mereka mengambil tegangan input dan membuat tegangan output yang diatur terlepas dari tegangan input pada tingkat tegangan tetap atau tingkat tegangan yang dapat diatur (dengan memilih komponen eksternal yang tepat).
Pengaturan otomatis tingkat tegangan output ini ditangani oleh berbagai teknik umpan balik, beberapa yang sederhana seperti dioda Zener sementara yang lain termasuk topologi umpan balik yang kompleks yang dapat meningkatkan kinerja, keandalan, efisiensi, dan menambahkan fitur lain seperti meningkatkan tegangan output di atas tegangan input ke pengatur tegangan.
Jenis Regulator Tegangan
Ada sejumlah jenis regulator tegangan yang berkisar dari sangat terjangkau hingga sangat efisien. Jenis regulator tegangan yang paling terjangkau dan seringkali paling mudah digunakan adalah regulator tegangan linier.
Regulator linear datang dalam beberapa jenis, sangat kompak, dan sering digunakan dalam tegangan rendah, sistem daya rendah.
Switching regulator jauh lebih efisien daripada regulator tegangan linier, tetapi mereka lebih sulit untuk bekerja dan lebih mahal.
Linear Regulator
Salah satu cara paling dasar untuk mengatur tegangan dan memberikan tegangan yang stabil untuk elektronik adalah dengan menggunakan regulator tegangan linier 3-pin standar seperti LM7805, yang menyediakan output 5 volt 1 amp dengan tegangan input hingga 36 volt ( tergantung pada model).
Regulator linear bekerja dengan menyesuaikan resistansi seri efektif dari regulator berdasarkan tegangan umpan balik, pada dasarnya menjadi rangkaian pembagi tegangan. Ini memungkinkan output regulator tegangan konstan yang efektif terlepas dari beban saat ini ditempatkan di atasnya, hingga kapasitas saat ini.
Salah satu kerugian besar untuk regulator tegangan linier adalah penurunan tegangan minimum besar di regulator tegangan, yaitu 2,0 volt pada regulator tegangan linear LM7805 standar. Ini berarti bahwa untuk mendapatkan output 5 volt stabil, setidaknya diperlukan input 7 volt. Penurunan voltase ini memainkan peran besar dalam daya yang didisipasikan oleh pengatur linear, yang akan menghilangkan setidaknya 2 watt jika itu memberikan beban 1 amp (2 volt drop tegangan kali 1 amp).
Disipasi daya semakin memburuk semakin besar perbedaan antara tegangan input dan output. Jadi, misalnya, sementara sumber 7 volt diatur hingga 5 volt mengirimkan 1 amp akan membuang 2 watt melalui regulator linier, sumber 10 volt yang diatur hingga 5 volt yang mengirimkan arus yang sama akan menghilang 5 watt, membuat regulator hanya 50% efisien .
Beralih Regulator
Regulator linear adalah solusi yang bagus untuk aplikasi berdaya rendah, biaya rendah di mana perbedaan tegangan antara input dan output rendah dan tidak banyak daya yang diperlukan. Sisi bawah terbesar bagi regulator linier adalah bahwa mereka sangat tidak efisien, di mana regulator beralih ikut bermain.
Ketika efisiensi tinggi diperlukan atau berbagai tegangan input yang diharapkan, termasuk input tegangan di bawah tegangan output yang diinginkan, regulator switching menjadi pilihan terbaik. Switching regulator tegangan memiliki efisiensi daya 85% atau lebih baik dibandingkan dengan efisiensi pengatur tegangan linear yang sering di bawah 50%.
Switching regulator umumnya membutuhkan komponen tambahan atas regulator linier, dan nilai-nilai komponen memiliki lebih banyak dampak pada kinerja keseluruhan regulator beralih dari regulator linier.
Ada juga tantangan desain lebih dalam menggunakan regulator switching secara efektif tanpa mengorbankan kinerja atau perilaku sisa sirkuit karena kebisingan elektronik yang dapat dihasilkan oleh regulator.
Zener Dioda
Salah satu cara paling sederhana untuk mengatur tegangan adalah dengan dioda Zener. Sementara regulator linear adalah komponen yang cukup mendasar dengan beberapa komponen tambahan yang diperlukan untuk bekerja dan sangat sedikit kompleksitas desain, dioda Zener dapat memberikan regulasi tegangan yang memadai dalam beberapa kasus hanya dengan satu komponen.
Karena dioda Zener memindahkan semua tegangan ekstra di atas ambang batas tegangan tembus ke tanah, ini dapat digunakan sebagai pengatur tegangan yang sangat sederhana dengan tegangan keluaran ditarik melintasi kabel dioda zener.
Sayangnya, Zener seringkali sangat terbatas dalam kemampuannya untuk menangani daya yang membatasi di mana mereka dapat digunakan sebagai regulator tegangan hanya untuk aplikasi daya yang sangat rendah. Ketika menggunakan dioda Zener dengan cara ini, yang terbaik adalah membatasi daya yang tersedia yang dapat mengalir melalui Zener dengan memilih secara strategis resistor berukuran tepat.