Pengawal selia voltan mengambil voltan masukan dan mencipta voltan keluaran terkawal sama ada pada tahap tetap atau boleh laras. Kawal selia automatik paras voltan keluaran ini dikendalikan secara berbeza oleh pelbagai jenis pengawal selia voltan.
Jenis Pengatur Voltan
Jenis pengawal selia voltan yang paling berpatutan dan selalunya paling mudah digunakan ialah pengawal selia voltan linear. Pengawal selia linear adalah padat dan sering digunakan dalam voltan rendah, sistem kuasa rendah. Pengawal selia pensuisan adalah lebih cekap daripada pengawal selia voltan linear, tetapi lebih sukar untuk digunakan dan lebih mahal. Diod Zener adalah murah dan mudah digunakan tetapi kurang cekap daripada pengawal selia linear.
Pengawal Selia Linear
Salah satu cara paling asas untuk menyediakan voltan yang stabil untuk elektronik ialah menggunakan pengawal selia voltan linear 3-pin standard, seperti LM7805, yang menyediakan output 5-volt, 1-amp dengan voltan input sehingga 36 volt (bergantung pada model).
Pengawal selia linear berfungsi dengan melaraskan rintangan siri setara (ESR) pengawal selia berdasarkan voltan maklum balas, pada asasnya menjadi litar pembahagi voltan. Ini membolehkan pengawal selia mengeluarkan voltan malar tanpa mengira beban semasa yang diletakkan padanya, sehingga kapasiti semasanya.
Salah satu kelemahan besar kepada pengawal selia voltan linear ialah penurunan voltan minimum yang besar, iaitu 2.0 volt pada pengawal selia voltan linear standard LM7805. Ini bermakna untuk mendapatkan output 5 volt yang stabil, sekurang-kurangnya input 7 volt diperlukan. Penurunan voltan ini memainkan peranan yang besar dalam kuasa yang dilesapkan oleh pengawal selia linear, yang mesti melesap sekurang-kurangnya 2 watt jika ia menyampaikan beban 1-amp (penurunan voltan 2 volt kali 1 amp).
Lesapan kuasa menjadi lebih teruk apabila perbezaan antara voltan input dan output semakin melebar. Sebagai contoh, manakala sumber 7 volt dikawal kepada 5 volt yang menghantar 1 amp akan melesapkan 2 watt melalui pengawal selia linear, sumber 10 volt yang dikawal selia kepada 5 volt yang menghantar arus yang sama melesapkan 5 watt, menjadikan pengawal selia hanya 50% cekap.
Pengawal Selia Bertukar
Pengawal selia linear ialah penyelesaian yang bagus untuk aplikasi berkuasa rendah dan kos rendah di mana perbezaan voltan antara input dan output adalah rendah, dan tidak banyak kuasa diperlukan. Kelemahan terbesar kepada pengawal selia linear ialah ini adalah tidak cekap, di mana pensuisan pengawal selia memainkan peranan.
Apabila kecekapan tinggi diperlukan, atau pelbagai voltan input dijangka, pengawal selia pensuisan menjadi pilihan terbaik. Pengawal selia voltan pensuisan mempunyai kecekapan kuasa 85% atau lebih baik berbanding dengan kecekapan pengawal selia voltan linear yang selalunya di bawah 50%.
Menukar pengawal selia biasanya memerlukan komponen tambahan berbanding pengawal selia linear. Nilai komponen mempunyai lebih banyak kesan ke atas prestasi keseluruhan pengawal selia pensuisan daripada pengawal selia linear. Terdapat juga cabaran reka bentuk dalam menggunakan pengawal selia pensuisan dengan berkesan tanpa menjejaskan prestasi litar yang terhasil daripada hingar elektronik yang dihasilkan oleh pengawal selia.
Diod Zener
Salah satu cara paling mudah untuk mengawal voltan ialah dengan diod Zener. Walaupun pengawal selia linear biasanya asas dalam reka bentuk, diod Zener menyediakan peraturan voltan yang mencukupi dalam satu komponen.
Memandangkan diod Zener mengalihkan semua voltan tambahan di atas ambang voltan pecahannya ke tanah, ia boleh digunakan sebagai pengatur voltan ringkas dengan voltan keluaran ditarik merentasi petunjuk diod Zener.
Walau bagaimanapun, Zener selalunya mempunyai keupayaan terhad untuk mengendalikan kuasa, yang mengehadkannya kepada aplikasi kuasa rendah sahaja. Apabila menggunakan diod Zener dengan cara ini, sebaiknya hadkan kuasa tersedia yang boleh mengalir melalui Zener dengan memilih perintang bersaiz betul secara strategik.
