Pro udržení stabilní a konstantní úrovně napětí v elektrických obvodech a zařízeních jsou nezbytné regulátory napětí. Regulátory napětí zajišťují, aby se dodávané napětí pohybovalo v povoleném rozsahu, ať už jde o domácí spotřebiče nebo elektronická zařízení, a zabraňují tak poškození propojených položek. Tento článek se bude zabývat fungováním regulátorů napětí a odpoví na některé často kladené otázky týkající se této problematiky.
Účelem regulátorů napětí je snížit nebo regulovat úroveň napětí na určitou hodnotu. V závislosti na typu regulátoru napětí toho dosahují různými způsoby. Regulátory napětí často používají jako strategii sériový rezistor. Zapojením rezistoru do série se zátěží lze snížit napětí dodávané do zátěže celkově tím, že se sníží úbytek napětí na rezistoru.
Jako alternativní možnost lze použít Zenerovu diodu, která je vytvořena výslovně pro udržování konstantního napětí na svých svorkách. Zenerova dioda umožňuje, aby dodatečné napětí při paralelním zapojení se zátěží obcházelo zátěž a udržovalo konstantní napájecí napětí. Mění regulátor napětí napětí ze střídavého na stejnosměrné?
Regulátory napětí lze použít v obvodech střídavého proudu (AC), přestože jsou často připojeny k obvodům stejnosměrného proudu (DC). Je důležité si uvědomit, že regulátory napětí nepřevádějí střídavý proud na stejnosměrný. Místo toho řídí napětí střídavého obvodu.
Transformátory a usměrňovače používají regulátory napětí v obvodech střídavého proudu ke svému fungování. Usměrňovač mění střídavé napětí na stejnosměrné poté, co transformátor sníží napětí na požadovanou úroveň. Regulátor napětí pak zajišťuje, aby poskytované stejnosměrné napětí bylo po přeměně napětí stálé a zůstalo v předem stanovených mezích.
Tři základní kategorie regulátorů napětí jsou spínané regulátory napětí, spínané regulátory a lineární regulátory.
Nejjednodušší druh regulátorů se nazývá lineární regulátory a funguje tak, že využívá průchozí tranzistor k regulaci úbytku napětí na sériovém rezistoru. Ačkoli jsou účinné pro aplikace s nízkým výkonem, často uvolňují dodatečnou energii ve formě tepla.
Naproti tomu spínané regulátory rychle zapínají a vypínají vstupní napětí pomocí spínací součásti, jako je tranzistor. Výsledkem je pulzní výstupní napětí, které je později filtrováno, aby poskytovalo stálý stejnosměrný výstup. Spínané regulátory jsou široce využívány ve vysoce výkonných aplikacích a jsou velmi účinné.
Výhody lineárních a spínaných regulátorů napětí jsou kombinovány ve spínaných regulátorech napětí. Fungují tak, že zapínají a vypínají vstupní napětí a poté pomocí lineárního regulátoru regulují výstupní napětí. Ve srovnání s lineárními regulátory to umožňuje zvýšit účinnost při zachování konstantního výstupního napětí.
Jsou regulátory napětí plýtváním energií? Regulátory napětí spotřebovávají část energie neefektivně, převážně ve formě tepla. Zejména proto, že regulují napětí pomocí sériového odporu, uvolňují lineární regulátory více energie jako teplo. To může mít za následek nižší účinnost, zejména v aplikacích s vysokým výkonem.
Na druhou stranu jsou spínané regulátory a spínané regulátory napětí účinnější a spotřebovávají méně elektrické energie. Tyto regulátory díky rychlému zapínání a vypínání vstupního napětí snižují energetické ztráty a odvod tepla, což vede ke zlepšení celkové účinnosti.
Pro udržení stabilní úrovně napětí elektrických obvodů jsou regulátory napětí důležitou součástí systému. Mohou fungovat v různých konfiguracích, regulovat střídavé nebo stejnosměrné napětí a snižovat napětí pomocí různých způsobů. Aby bylo možné vybrat nejlepší regulátor napětí pro danou aplikaci a zajistit optimální výkon a ochranu propojených zařízení, může být užitečné porozumět jejich funkcím a různým odrůdám.
K převodu 220V AC na 12V DC obvykle využijete regulátor napětí nebo napájecí zdroj s integrovaným regulátorem napětí. Postup je následující: Pro začátek je vhodné použít zdroj střídavého napětí 220 V, například zásuvku ve zdi. 2. Připojte ke zdroji střídavého proudu transformátor. Stupňování napětí z 220V na nižší úroveň napětí provádí transformátor. 3. Za transformátor připojte usměrňovač. Usměrňovač transformuje střídavé napětí na stejnosměrné napětí podobné pulzům.
4. Pro zkrocení pulzací a zajištění konstantního stejnosměrného napětí použijete filtr, obvykle ve formě kondenzátoru. Kondenzátor přispívá k eliminaci jakýchkoli zbytkových střídavých složek a nabízí spolehlivější stejnosměrný výstup. Chcete-li regulovat výstupní napětí na 12 V DC, připojte v kroku č. 5 regulátor napětí. I když vstupní napětí nebo zátěž kolísá, regulátor napětí zajistí, že výstupní napětí zůstane konstantní.
Vstupní napětí 220 V AC lze podle těchto kroků změnit na regulovaný stejnosměrný výstup 12V, což umožňuje napájet různá elektrická zařízení nebo obvody.
Součást známá jako usměrňovač převádí napětí v alternátoru ze střídavého proudu (AC) na stejnosměrný proud (DC). Usměrňovač obvykle tvoří diody – elektrické součástky, které umožňují průchod proudu pouze jedním směrem.
Elektromagnetická indukce způsobuje, že alternátor produkuje střídavé napětí, které je posíláno do usměrňovače. Diody usměrňovače fungují v podstatě jako jednosměrné ventily a propouštějí pouze kladnou stranu střídavého napětí, zatímco zápornou blokují.
Usměrňování je název pro proces přeměny střídavého proudu na stejnosměrný. Usměrňovač přeměňuje kladnou část střídavého napětí na pulzující stejnosměrné napětí, které prochází obvodem. V tomto pulzujícím stejnosměrném napětí však stále dochází k vlnění nebo změnám. Aby se toto zvlnění vyrovnalo a vzniklo stabilnější stejnosměrné napětí, přidává se do systému jiná část nazývaná regulátor napětí.
Výstupní stejnosměrné napětí je regulátorem napětí udržováno stabilní a v předem definovaném rozsahu. Reguluje, jak velký proud prochází vinutím rotoru alternátoru, což následně ovlivňuje sílu magnetického pole a nakonec i velikost výstupního napětí. Spolehlivé a stálé napájení umožňuje regulátor napětí, který reguluje tok proudu v rotorovém vinutí, aby se udržovalo konstantní stejnosměrné výstupní napětí.