معیارهای انتخاب رگولاتور مناسب

معیارهای انتخاب رگولاتور مناسب:
برای انتخاب رگولاتور مناسب، باید عوامل مختلفی را در نظر بگیریم. در ادامه هریک از این عوامل را معرفی می کنیم.

ولتاژ ورودی و ولتاژ خروجی:
اولین گام برای انتخاب رگولاتور ولتاژ، دانستن ولتاژ ورودی و ولتاژ خروجی است که با آن کار خواهید کرد. ولتاژ ورودی رگولاتورهای ولتاژ خطی باید بزرگ تر از ولتاژ خروجی نامی آن ها باشد.

اگر ولتاژ ورودی کمتر از ولتاژ خروجی مورد نظر باشد، ولتاژ خروجی کمتر از میزان مورد انتظار خواهد شد و خروجی تنظیم نشده خواهد بود.

به عنوان مثال، اگر از یک رگولاتور ولتاژ 5 ولت با «ولتاژ دراپ اوت» (Dropout Voltage) یا همان افت ولتاژ برابر با 2 ولت استفاده می کنید، ولتاژ ورودی باید حداقل برابر با 7 ولت برای یک خروجی تنظیم شده باشد.

ولتاژ ورودی کمتر از 7 ولت منجر به ولتاژ خروجی تنظیم نشده می شود.

رگولاتورهای ولتاژ برای دامنه ولتاژ ورودی و خروجی مختلف در دسترس هستند.

به عنوان مثال، برای Arduino Uno به یک رگولاتور ولتاژ 5 ولت و برای ESP8266 به یک رگولاتور ولتاژ 3٫3 ولت نیاز دارید. حتی می توانید از یک رگولاتور ولتاژ متغیر استفاده کنید که خروجی های متنوعی را تولید می کند.

ولتاژ دراپ اوت یا افت ولتاژ:
ولتاژ دراپ اوت تفاوت ولتاژ ورودی و خروجی رگولاتور ولتاژ است. به عنوان مثال، حداقل ولتاژ ورودی آی سی 7805 برابر با 7 ولت و ولتاژ خروجی آن 5 ولت است، بنابراین ولتاژ دراپ اوت آن 2 ولت خواهد بود.

اگر ولتاژ ورودی کمتر از 7 ولت (مجموع ولتاژ خروجی و ولتاژ دراپ اوت) شود، منجر به یک خروجی غیرمجاز می شود که می تواند به مدار آسیب برساند. بنابراین، قبل از انتخاب رگولاتور ولتاژ، ولتاژ دراپ اوت آن را بررسی کنید.

ولتاژ دراپ اوت برای رگولاتورهای مختلف متفاوت است. به عنوان مثال، شما می توانید طیف وسیعی رگولاتور 5 ولت را با ولتاژ دراپ اوت متفاوت پیدا کنید. رگولاتورهای خطی وقتی با ولتاژ خروجی ورودی بسیار کم کار می کنند، بسیار کارآمد هستند.

بنابراین اگر از باتری به عنوان منبع تغذیه استفاده می کنید، می توانید برای کارایی بهتر از رگولاتورهای با افت ولتاژ کم یا LDO استفاده کنید.

توان مصرفی:
رگولاتورهای خطی نسبت به رگولاتورهای سوئیچینگ توان بیشتری را اتلاف می کنند. اتلاف زیاد توان باعث تخلیه باتری، گرم شدن بیش از حد یا آسیب رساندن به محصول می شود. بنابراین اگر از رگولاتور ولتاژ خطی استفاده می کنید، ابتدا اتلاف توان را محاسبه کنید.

اتلاف توان رگولاتورهای خطی را می توان با استفاده از فرمول زیر به دست آورد:

جریان × (ولتاژ خروجی - ولتاژ ورودی) = توان

برای جلوگیری از مشکل اتلاف توان می توانید از رگولاتورهای ولتاژ سوئیچینگ به جای رگولاتورهای ولتاژ خطی استفاده کنید.

کارایی:
بازده نسبت توان خروجی به توان ورودی و متناسب با نسبت ولتاژ خروجی به ولتاژ ورودی است. بنابراین بازده رگولاتورهای ولتاژ مستقیماً توسط ولتاژ افت و «جریان خاموشی» (Quiescent Current) محدود می شود، زیرا هرچه ولتاژ دراپ اوت بیشتر باشد، بازده کمتر است.

برای بازده بالاتر، ولتاژ دراپ اوت و جریان خاموشی باید به حداقل برسد و اختلاف ولتاژ بین ورودی و خروجی به کمینه شود.

دقت ولتاژ:
دقت کلی یک رگولاتور ولتاژ به تنظیم خط، تنظیم بار، «رانش» (Drift) ولتاژ مرجع، رانش ولتاژ تقویت کننده خطا و ضریب دما بستگی دارد. مشخصه ولتاژ خروجی رگولاتورهای خطی رایج به گونه ای است که تضمین می کند خروجی تنظیم شده در 5 درصد مقدار نامی باشد.

بنابراین اگر از رگولاتور ولتاژ برای تغذیه آی سی های دیجیتال استفاده می کنید، تلرانس 5 درصد طبیعی است.

تنظیم بار:
تنظیم بار به عنوان توانایی مدار در حفظ ولتاژ خروجی مشخص برای بارهای مختلف تعریف می شود. تنظیم بار به صورت زیر بیان می شود:

Vout/∆Iout∆ = تنظیم بار

تنظیم خط:
تنظیم خط به عنوان توانایی مدار برای حفظ ولتاژ خروجی مشخص در شرایط تغییر ولتاژ ورودی تعریف می شود. فرمول تنظیم خط به صورت زیر است:

Vout/∆Vin∆ = تنظیم خط

برای انتخاب یک رگولاتور ولتاژ مناسب، باید همه عوامل فوق را در نظر داشته باشید.