Um regulador de tensão é um dispositivo simples e econômico que pode alterar a tensão de entrada para um nível diferente na saída e pode manter uma tensão de saída constante mesmo em condições de carga variáveis. Quase todos os dispositivos eletrônicos, desde o carregador do seu telefone celular até os condicionadores de ar e dispositivos eletromecânicos complexos, usam um regulador de tensão para fornecer as diferentes tensões DC aos diferentes componentes do dispositivo. Além disso, todos os circuitos de alimentação utilizam chips reguladores de tensão.
Por exemplo, em seu smartphone, um regulador de voltagem é usado para aumentar ou diminuir a voltagem da bateria para os componentes (como luz de fundo, microfone, cartão SIM, etc.) que requerem voltagem maior ou menor do que a bateria. Escolher o regulador de tensão errado pode resultar em confiabilidade comprometida, maior consumo de energia e até mesmo componentes fritos.
Portanto, neste artigo, discutiremos alguns parâmetros importantes a serem considerados ao selecionar um regulador de tensão para o seu projeto.
Fatores importantes para a seleção do regulador de tensão
1. Tensão de entrada e tensão de saída
O primeiro passo para escolher um regulador de tensão é saber sobre a tensão de entrada e a tensão de saída com a qual você trabalhará. Os reguladores de tensão linear precisam de uma tensão de entrada superior à tensão de saída nominal. Se a tensão de entrada for menor do que a tensão de saída desejada, isso leva à condição de tensão insuficiente que faz com que o regulador caia e forneça uma saída não regulada.
Por exemplo, se você estiver usando um regulador de tensão de 5 V com uma tensão de queda de 2 V, a tensão de entrada deve ser pelo menos igual a 7 V para uma saída regulada. A tensão de entrada abaixo de 7 V resultará em uma tensão de saída desregulada.
Existem diferentes tipos de reguladores de tensão para diferentes faixas de tensão de entrada e saída. Por exemplo, você precisará de um regulador de tensão de 5 V para o Arduino Uno e de um regulador de tensão de 3,3 V para o ESP8266. Você pode até usar um regulador de tensão variável que pode ser usado para uma variedade de aplicações de saída.
2. Tensão de queda
Tensão de queda é a diferença entre a tensão de entrada e saída do regulador de tensão. Por exemplo, min. A tensão de entrada para 7805 é 7 V e a tensão de saída é 5 V, portanto, tem uma tensão de queda de 2 V. Se a tensão de entrada cair abaixo, a tensão de saída (5 V) + tensão de queda (2 V) resultará em uma saída não regulada que pode danificar seu dispositivo. Portanto, antes de selecionar um regulador de tensão, verifique a tensão de queda.
A tensão de queda varia com os reguladores de tensão; por exemplo, você pode encontrar uma gama de reguladores de 5 V com diferentes tensões de queda. Os reguladores lineares podem ser extremamente eficientes quando operados com uma tensão de queda de entrada muito baixa. Portanto, se você estiver usando uma bateria como fonte de alimentação, poderá usar os reguladores LDO para obter melhor eficiência.
3. Dissipação de energia
Os reguladores de tensão linear dissipam mais energia do que os reguladores de tensão alternados. A dissipação excessiva de energia pode causar o desgaste da bateria, superaquecimento ou danos ao produto. Portanto, se você estiver usando um regulador de tensão linear, primeiro calcule a dissipação de energia. Para reguladores lineares, a dissipação de energia pode ser calculada por:
Potência = (tensão de entrada - tensão de saída) x corrente
Você pode usar os reguladores de tensão de comutação em vez de reguladores de tensão linear para evitar o problema de dissipação de energia.
4. Eficiência
A eficiência é a relação entre a potência de saída e a potência de entrada proporcional à relação entre a tensão de saída e a tensão de entrada. Portanto, a eficiência dos reguladores de tensão é diretamente limitada pela tensão de queda e pela corrente quiescente, pois quanto maior a tensão de queda, menor a eficiência.
Para maior eficiência, a queda de tensão e a corrente quiescente devem ser minimizadas, e a diferença de tensão entre a entrada e a saída deve ser minimizada.
5. Precisão de tensão
A precisão geral de um regulador de tensão depende da regulação da linha, regulação da carga, desvio da tensão de referência, desvio da tensão do amplificador de erro e coeficiente de temperatura. Os reguladores lineares típicos geralmente têm uma especificação de tensão de saída que garante que a saída regulada ficará dentro de 5% da nominal. Portanto, se você estiver usando o regulador de tensão para alimentar os CIs digitais, a tolerância de 5% não é uma grande preocupação.
6. Regulagem de carga
A regulação de carga é definida como a capacidade do circuito de manter uma tensão de saída especificada sob condições de carga variáveis. A regulação de carga é expressa como:
Regulagem de carga = ∆Vout / ∆I out
7. Regulagem de linha
A regulação da linha é definida como a capacidade do circuito de manter a tensão de saída especificada com a tensão de entrada variável. A regulação da linha é expressa como:
Regulação de carga = ∆V out / ∆V in
Portanto, para selecionar um regulador de tensão adequado para qualquer aplicação, deve-se manter todos os fatores acima em consideração,