Types de régulateurs de tension
Un régulateur de tension prend une tension d’entrée et produit une tension de sortie régulée à un niveau fixe ou réglable. Cet ajustement automatique du niveau de tension de sortie est géré de différentes manières par différents types de régulateurs de tension.
Types de régulateurs de tension
Le type de régulateur le plus abordable et souvent le plus facile à utiliser est le régulateur linéaire. Les régulateurs linéaires sont compacts et généralement utilisés dans les systèmes à basse tension et à faible puissance. Les régulateurs à découpage sont plus efficaces que les régulateurs linéaires, mais sont plus difficiles à utiliser et plus chers. Les diodes Zener sont peu coûteuses et simples à utiliser, mais sont moins efficaces que les régulateurs linéaires.
Hemera Technologies/Getty Images
Régulateur linéaire
L’un des moyens les plus élémentaires de fournir une tension régulée à l’électronique consiste à utiliser un régulateur linéaire standard à 3 broches, tel que le LM7805, qui fournit 5 volts, une sortie de 1 ampère et des tensions d’entrée jusqu’à 36 volts (selon le modèle) .
Les régulateurs linéaires fonctionnent en ajustant la résistance série équivalente (ESR) du régulateur en fonction de la tension de rétroaction, devenant essentiellement un circuit diviseur de tension. Cela permet au régulateur de produire une tension constante, jusqu’à sa capacité actuelle, quelle que soit la charge de courant qui lui est appliquée.
Un gros inconvénient des régulateurs linéaires est la chute de tension minimale importante, qui est de 2,0 volts sur un régulateur linéaire LM7805 standard. Cela signifie que pour obtenir une sortie 5V stable, au moins une entrée 7V est nécessaire. Cette chute de tension joue un rôle important dans la dissipation de puissance d’un régulateur linéaire, et s’il fournit une charge de 1 ampère (chute de 2 volts fois 1 ampère), il doit consommer au moins 2 watts.
À mesure que la différence entre les tensions d’entrée et de sortie s’élargit, la dissipation de puissance s’aggrave. Par exemple, une alimentation de 7 volts régulée à 5 volts fournit 1 ampère et dissipe 2 watts via un régulateur linéaire, tandis qu’une alimentation de 10 volts régulée à 5 volts fournit la même dissipation de courant de 5 watts, ce qui rend le régulateur efficace de seulement 50 watts %.
régulateur à découpage
Les régulateurs linéaires sont une solution idéale pour les applications à faible puissance et à faible coût où la différence de tension entre l’entrée et la sortie est faible et ne nécessite pas beaucoup de puissance.Le plus grand inconvénient des régulateurs linéaires est l’inefficacité, qui est Les régulateurs à découpage entrent en jeu.
Les régulateurs à découpage sont le meilleur choix lorsqu’un rendement élevé est requis ou lorsqu’une large gamme de tensions d’entrée est requise. Le rendement énergétique des régulateurs à découpage est de 85 % ou plus par rapport aux rendements des régulateurs linéaires qui sont généralement inférieurs à 50 %.
Par rapport aux régulateurs linéaires, les régulateurs à découpage nécessitent généralement des composants supplémentaires. Les valeurs des composants ont un impact plus important sur les performances globales des régulateurs à découpage que les régulateurs linéaires. Il existe également des défis de conception dans l’utilisation efficace des régulateurs à découpage sans affecter les performances du circuit causées par le bruit électronique généré par le régulateur.
Diode Zener
L’un des moyens les plus simples de réguler la tension consiste à utiliser une diode Zener. Alors que les régulateurs linéaires sont généralement la conception de base, les diodes Zener fournissent une régulation de tension adéquate dans un seul composant.
Étant donné que la diode Zener dérive toute la tension supplémentaire au-dessus de son seuil de tension de claquage vers la terre, elle peut être utilisée comme un simple régulateur de tension avec la tension de sortie tirée sur le fil de la diode Zener.
Cependant, les diodes Zener sont souvent limitées dans leur capacité à gérer la puissance, ce qui les limite aux applications à faible puissance. Lorsque vous utilisez une diode Zener de cette manière, il est préférable de limiter la puissance disponible qui peut traverser la diode Zener en choisissant stratégiquement une résistance de taille appropriée.
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