اصول رگولاتورهای خطی ولتاژ

اختصاصی از فی گوو اصول رگولاتورهای خطی ولتاژ دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دانلود مقاله اصول رگولاتورهای خطی ولتاژ

نوع فایل : Word 

تعداد صفحات : 52

*همراه با دیاگرام های مربوطه*

فهرست محتوا

چکیده
این مقاله درباره عملکرد رگولاتورهای خطی ولتاژ می‌باشد. متداول‌ترین روش‌های رگولاسیون مطرح خواهند شد. در قسمت رگولاتورهای خطی، انواع استاندارد، LDO و نیمه LDO به همراه مثالهای مداری ، تشریح خواهند شد. البته رگولاتورهای سویچینگ دارای انواع کاهشی، کاهشی – افزایشی ، افزایشی و بازگشتی نیز وجود دارند. همچنین مثالهایی از کاربردهای عملی با استفاده از این رگولاتورها ارائه می‌شود.
مقدمه
رگولاتور خطی بلوک ساختاری اساسی تقریبا هر منبع تغذیه الکترونیکی می‌باشد. استفاده از IC رگولاتور خطی آسان است و بطور کامل حفاظت شده (fool proof) می‌باشد و آنقدر ارزان است که معمولا یکی از ارزان‌ترین اجزای یک سیستم الکترونیکی می‌باشد. این مقاله اطلاعاتی برای درک عمیق‌تر عملکرد رگولاتور خطی ارائه می‌دهد و کمک می‌کند تا کاربردها و مشخصه‌های رگولاتور به خوبی معلوم گردد. تعدادی مدار واقعی از رگولاتورهای تجاری که در حال حاضر موجودند، ارائه می‌شود.
محصولات جدید در حوزه تنظیم کننده‌های LDO واقع شده اند که در بسیاری از کاربردها، مزایای بیشتری نسبت به رگولاتورهای استاندارد ارائه می‌دهند. ..
عملکرد رگولاتورهای خطی ولتاژ
مقدمه
هر مدار الکترونیکی نیاز به ولتاژ تغذیه‌ای دارد که معمولا ثابت فرض می‌شود. یک رگولاتور ولتاژ، این ولتاژ خروجی dc ثابت را فراهم می‌کند و شامل مجموعه‌ مداراتی است که بطور مداوم ولتاژ خروجی را بدون توجه به تغییرات جریان بار یا ولتاژ ورودی، در مقدار طراحی، ثابت نگه می‌دارد(فرض بر این است که جریان بار و ولتاژ ورودی در محدوده عملکرد تعیین شده برای قطعه می‌باشند). ..
رگولاتور ولتاژ خطی پایه
شکل 1ـ دیاگرام عملکرد رگولاتور خطی
عملکرد حلقه کنترلی
شکل 2ـ دیاگرام یک رگولاتور خطی واقعی
انواع رگولاتورهای خطی (LDO ، استاندارد و نیمه LDO)
رگولاتور (NPN) استاندارد
شکل 3ـ رگولاتور (NPN) استاندارد
رگولاتور Low – Dropout (LDO)
شکل 4ـ رگولاتور LDO
رگولاتور نیمه LDO
شکل 5ـ رگولاتور نیمه LDO
خلاصه
مقایسه‌ای بین سه نوع رگولاتور در شکل 6 نشان داده شده است.
شکل 6ـ مقایسه انواع رگولاتورهای خطی
رگولاتور استاندارد برای کاربردهای توان AC بهترین است که هزینه پایین و جریان بار زیادش آنرا به انتخاب ایده‌آل تبدیل می‌کند. در کاربردهای توان AC ، ولتاژ روی رگولاتور معمولا حداقل 3 ولت است، پس ولتاژ dropout بحرانی نخواهد بود. بطور جالب توجهی ، در این نوع کاربرد (که در آن افت ولتاژ در رگولاتور بیشتر از 3 ولت است). رگولاتورهای استاندارد نسبت به انواع LDO واقعا موثرترند (زیرا این رگولاتورها طبق جریان پایه زمین‌شان ، تلفات توان داخلی بسیار کمتری دارند). رگولاتورهای LDO برای کاربردهای باتوان باتری مناسب‌ترند، زیرا ولتاژ dropout پایین تر آنها با کاهش تعداد سلول‌های باتری مورد نیاز برای تهیه ولتاژ خروجی رگوله شده مستقیما باعث صرفه‌جویی در هزینه می‌شود. اگر تفاضل ولتاژ ورودی‌ - خروجی پایین باشد (مثلا 1 تا 2 ولت)، LDO از استاندارد موثرتر است. زیرا حاصل ضرب جریان بار در این تفاضل به تلفات توان کمتری منجر می‌شود... 
انتخاب بهترین رگولاتور برای کاربرد مورد نظر
حداکثر جریان بار
منبع ولتاژ ورودی (باتری یا AC)
باتری :
AC:
دقت ولتاژ خروجی(تلرانس)
جریان خاموشی
ویژگیهای خاص
محافظت در برابر تخلیه بار:
محافظت در برابر ولتاژ ورودی معکوس:
پرچم خطا
مدارهای محافظی که داخل IC های رگولاتور خطی ساخته شده‌اند
شبکه زنجیره ای فرمان
قطع کننده دمایی
شکل 7ـ قطع کردن دمایی
عملکرد مدار :
محدود کننده جریان
محدود کننده جریان ثابت
شکل 8ـ مدار محدود کننده جریان ثابت
عملکرد مدار:
محدود کننده جریان مستقل از ولتاژ (اتصال کوتاه)
شکل 9ـ منحنی‌های SOA برای ترانزیستور 3A/60V NPN
محدود کردن جریان درمقابل محدود کردن اتصال کوتاه
شکل 10ـ مدار تست کننده محدودیت جریان
شکل 11ـ مثال محدود کننده جریان اتصال کوتاه
شکل 12ـ خط بار مقاومتی برای LM317
نکات کاربردی در رگولاتورهای خطی
خازن خروجی موثر در پایداری حلقه رگولاتور
ظرفیت‌های خازنی ناخواسته
پاسخ حلقه رگولاتور
شکل 14ـ نمودار بهره حلقه
وابستگی دمایی ESR
شکل 15ـ منحنی ESR الکترولیت آلومینیومی برحسب دما
رگولاسیون بار
رگولاتور با خروجی ثابت
شکل 16ـ آثار رگولاسیون بار ناشی از افت ولتاژ سیم‌ها
رگولاتور با خروجی قابل تنظیم
رگولاتورهای سه پایانه‌ای
شکل 17ـ آثار رگولاسیون بار با استفاده از رگولاتور LM317
رگولاتور با چندین پایه
شکل 18ـ حذف آثار رگولاسیون بار در رگولاتور LP2951
Carrot در جریان پایه زمین رگولاتور LDO
شکل 19ـ رگولاتور LDO دارای carrot
مدارهای کاربردی
مقدمه
مدارهای کاربردی با تکیه بر ویژگیهای مفید رگولاتورهای LDO جدید، معرفی خواهند شد. ..
اضافه کردن ویژگی Shut down خارجی به یک رگولاتور 5 ولتی
شکل 20ـ رگولاتور 5 ولتی دقیق با shutdown توان پایین
پرچم های باتری ضعیف و خروجی کم رگولاتور 5 ولتی
شکل 21ـ رگولاتور 5 ولتی با پرچم هشدار باتری ضعیف
شکل 22 یک رگولاتور LP2953 (250 میلی‌آمپری، خروجی قابل تنظیم)
عملکرد مدار:
شکل 23ـ دیاگرام زمان‌بندی روشن و خاموش شدن سریع
رگولاتورهای LDO منفی
شکل 24ـ رگولاتور LDO با خروجی منفی LM2991