Pengawal selia voltan mengambil voltan masukan dan mencipta voltan keluaran terkawal tanpa mengira voltan masukan sama ada pada aras voltan tetap atau aras voltan boleh laras. Peraturan automatik tahap voltan keluaran ini dikendalikan oleh pelbagai teknik maklum balas. Beberapa teknik ini semudah diod Zener. Lain-lain termasuk topologi maklum balas kompleks yang meningkatkan prestasi, kebolehpercayaan dan kecekapan serta menambahkan ciri lain seperti meningkatkan voltan keluaran melebihi voltan input kepada pengatur voltan.
Pengawal selia voltan ialah ciri biasa dalam kebanyakan litar untuk memastikan voltan malar dan stabil dibekalkan kepada elektronik sensitif.
Cara Pengatur Voltan Linear Berfungsi
Mengekalkan voltan tetap dengan input yang tidak diketahui dan berkemungkinan bising memerlukan isyarat maklum balas untuk menjelaskan pelarasan yang perlu dibuat. Pengawal selia linear menggunakan transistor kuasa sebagai perintang boleh ubah yang berkelakuan seperti separuh pertama rangkaian pembahagi voltan. Keluaran pembahagi voltan memacu transistor kuasa dengan sewajarnya untuk mengekalkan voltan keluaran malar.
Oleh kerana transistor berkelakuan seperti perintang, ia membazir tenaga dengan menukarnya kepada haba-seringkali banyak haba. Memandangkan jumlah kuasa yang ditukar kepada haba adalah sama dengan penurunan voltan antara voltan masukan dan voltan keluaran dikalikan dengan arus yang dibekalkan, kuasa yang terlesap selalunya boleh menjadi sangat tinggi, memerlukan heatsink yang baik.
Bentuk ganti pengatur linear ialah pengatur shunt, seperti diod Zener. Daripada bertindak sebagai rintangan siri pembolehubah seperti yang dilakukan oleh pengawal selia linear biasa, pengawal selia shunt menyediakan laluan ke tanah untuk voltan berlebihan (dan arus) mengalir melaluinya. Pengawal selia jenis ini selalunya kurang cekap daripada pengawal selia linear siri biasa. Ia hanya praktikal apabila sedikit kuasa diperlukan dan dibekalkan.
Cara Pengatur Voltan Pensuisan Berfungsi
Pengawal selia voltan pensuisan berfungsi pada prinsip yang berbeza daripada pengawal selia voltan linear. Daripada bertindak sebagai sinki voltan atau arus untuk memberikan keluaran malar, pengawal selia pensuisan menyimpan tenaga pada tahap tertentu dan menggunakan maklum balas untuk memastikan tahap cas dikekalkan dengan riak voltan yang minimum. Teknik ini membolehkan pengatur pensuisan menjadi lebih cekap daripada pengatur linear dengan menghidupkan transistor sepenuhnya (dengan rintangan minimum) hanya apabila litar storan tenaga memerlukan letupan tenaga. Pendekatan ini mengurangkan jumlah kuasa yang terbuang dalam sistem kepada rintangan transistor semasa pensuisan kerana ia beralih daripada konduktor (rintangan sangat rendah) kepada tidak konduktif (rintangan sangat tinggi) dan kehilangan litar kecil yang lain.
Semakin cepat suis pengawal selia pensuisan, semakin kurang kapasiti penyimpanan tenaga yang diperlukan untuk mengekalkan voltan keluaran yang diingini, yang bermaksud komponen yang lebih kecil boleh digunakan. Walau bagaimanapun, kos penukaran yang lebih pantas adalah kehilangan kecekapan kerana lebih banyak masa dihabiskan untuk beralih antara keadaan konduktor dan bukan pengaliran. Lebih banyak kuasa hilang daripada pemanasan perintang.
Satu lagi kesan sampingan pensuisan yang lebih pantas ialah peningkatan bunyi elektronik yang dihasilkan oleh pengawal selia pensuisan. Dengan menggunakan teknik pensuisan yang berbeza, pengawal selia pensuisan boleh:
- Turunkan voltan masukan (topologi buck).
- Naikkan voltan (topologi tingkatkan).
- Kedua-duanya turun atau naikkan voltan (buck-boost) mengikut keperluan untuk mengekalkan voltan keluaran yang diingini.
Fleksibiliti ini menjadikan pengawal selia pensuisan pilihan yang bagus untuk banyak aplikasi berkuasa bateri kerana pengawal selia pensuisan boleh meningkatkan atau meningkatkan voltan input daripada bateri semasa bateri dinyahcas.
