رگولاتور ولتاژ یا رگولاتور اتوماتیک ولتاژ قطعه‌ای است که ولتاژ خروجی ثابت با مقدار از پیش تعیین شده تولید می‌کند، مقدار ولتاژ این خروجی بدون توجه به تغییرات ولتاژ ورودی یا شرایط بار ثابت همیشه ثابت است. دو نوع رگولاتور ولتاژ وجود دارد: رگولاتورخطی و رگولاتور سوئیچینگ.
در رگولاتورهای خطی از یک ترانزیستور (BJT یا MOSFET) به صورت سری یا شنت برای تثبیت ولتاژ خروجی استفاده میشود، این ترانزیستور توسط یک مدار تقویت کننده دیفرانسیلی با بهره بالا کنترل می‌گردد. مدار کنترلی، ولتاژ خروجی را با یک ولتاژ مرجع دقیق مقایسه می‌کند و سیستم عبور جریان را برای حفظ ولتاژ خروجی ثابت تنظیم می کند.
در رگولاتور سوئیچینگ، ولتاژ ورودی DC با سرعت بالا از طریق ترانزیستور BJT یا MOSFET روشن و خاموش می شود. خروجی عنصر سوئیچینگ یک موج مربعی است که با استفاده از سلف و خازن به سطح DC نسبتاً مسطح تبدیل می شود. ورودی این رگولاتورها نه تنها می تواند برابر با خروجی آنها باشد، بلکه می تواند کمتر از خروجی آنها نیز باشد. علاوه بر این، محدوده ولتاژ ورودی این قطعه می تواند بسیار بیشتر از رگولاتور خطی باشد. این رگولاتورها حداقل 85 درصد کارایی دارند که در مقایسه با رگولاتورهای خطی که کمتر از 50 درصد کارایی دارند، عدد بسیار خوبی است.
کاربرد رگولاتور ها
بیشتر مدارها به ولتاژ تغذیه ای نیاز دارند که مستقل از مقدار جریان مصرفی باشد. حتی اضافه ولتاژهای کوچک می تواند آسیب زا باشد، به همین دلیل است که تنظیم کننده ولتاژ ضروری است. رگولاتورهای ولتاژ همچنین در از بین بردن وزوز در تقویت کننده های صوتی کمک زیادی می کنند. در ژنراتور های سیگنال یا اسیلاتور ها، فرکانس خروجی با ولتاژ تغذیه متفاوت خواهد بود و باید به خوبی تنظیم شود تا ثابت بماند.
رگولاتور ها دو تا مزیت خیلی مهم دارند
- مزیت اول این است که در خروجی به ما یک ولتاژ ثابت میده که باعث میشود به المان های مداری ما آسیبی نرسد. اگه خروجی آداپتورها رو بگیرید همشون یه مقدار اختلاف با ولتاژ نامی خود دارند اما زمانی سر یه آداپتور یه رگولاتور میذاریم اون موقع دیگه خروجی به مقدار بسیار خوبی ثابت هست مثلا برای رگولاتور ۷۸۰۵ که خروجیش ۵ ولت هست اگه ولت متر رو توی خروجی رگولاتور بذارید ولت متر به شما عدد ۵.۰۱ رو نشون میده و شاید حتی ۵.۰۰ پس میبینید که چقدر رگولاتور خروجی پایداری دارد.
- مزیت دوم مربوط به ولتاژهای مختلف در مدار است، فرض کنید مداری دارید که در آن یک میکروکنترلر با ولتاژ 5 ولت کار می کند و یک موتور با ولتاژ 12 ولت کار می کند و در وسط آن یک سنسور با ولتاژ 3.3 ولت کار می کند. خوب، اینجاست که تنظیم کننده ها خودشان را نشان می دهند. یک منبع تغذیه ورودی (مثلاً 15 ولت) داریم که به مدار تغذیه می کنیم و در مسیر هر قطعه یک رگولاتور قرار می دهیم که با ولتاژ متفاوتی کار می کند تا ولتاژ مورد نیاز را تامین کند. در این صورت برای تامین برق قطعات خود نیازی به چند منبع تغذیه نداریم و از طریق چند رگولاتور ولتاژ، تمام برق مدار خود را تامین می کنیم.
نحوه انتخاب نوع رگولاتور ولتاژ
رگولاتورهای خطی اغلب در کاربردهایی استفاده می‌شوند که به نویز حساس هستند و همچنین دارای جریان کم یا دارای فضای محدودی هستند. برای برخی از نمونه‌های کاربرد رگولاتور خطی می‌توان از لوازم الکترونیکی مصرفی مانند هدفون، پوشیدنی‌ها و دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT) نام برد. به عنوان مثال، وسایلی مانند سمعک می‌توانند از یک رگولاتور خطی استفاده کنند، زیرا عنصر سوئیچینگی ندارند که باعث ایجاد صدای ناخواسته و نویز شوند و در عملکرد دستگاه اختلال ایجاد کند.
علاوه بر این، اگر طراحان در درجه اول علاقه مند به ایجاد دستگاه های کم هزینه و کاربردی هستند که در آن نیازی به نگرانی در مورد مصرف برق نداشته باشند، می توانند به تنظیم کننده های خطی اعتماد کنند. رگولاتورهای سوئیچینگ برای کاربردهای عمومی تر، به ویژه مواردی که کارایی و عملکرد مورد نیاز است، مانند کاربردهای صنعتی، سازمانی و خودرویی مناسب هستند. به عنوان مثال، اگر دستگاه نیاز به افت ولتاژ زیاد داشته باشد، رگولاتور سوئیچینگ مناسب تر است، زیرا رگولاتور خطی ممکن است باعث اتلاف توان زیاد شود که می تواند به سایر اجزای الکتریکی آسیب برساند.
