ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเป็นคุณสมบัติทั่วไปในหลาย ๆ วงจรเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันคงที่และมีเสถียรภาพจะถูกจัดส่งให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความละเอียดอ่อน วิธีการทำงานเหล่านี้เป็นแบบอย่างของวงจรอะนาล็อกจำนวนมากการใช้ความคิดเห็นอย่างรอบคอบและสง่างามเพื่อปรับเอาต์พุตให้อยู่ในระดับที่ต้องการ
ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้า
เมื่อต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่สม่ำเสมอและเชื่อถือได้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าจะเป็นส่วนประกอบไปสู่ ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าใช้ แรงดันไฟฟ้า ขาเข้าและสร้างแรงดันขาออกที่ควบคุมโดยไม่คำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าขาเข้าที่ระดับแรงดันไฟฟ้าคงที่หรือระดับแรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้ (โดยการเลือกคอมโพเนนต์ภายนอกที่เหมาะสม) การควบคุมระดับแรงดันเอาท์พุทโดยอัตโนมัตินี้มีการจัดการโดยเทคนิคการตอบรับต่างๆโดยง่ายเช่นไดโอด zener ขณะที่คนอื่น ๆ มี topologies ข้อคิดเห็นที่ซับซ้อนซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพความน่าเชื่อถือประสิทธิภาพและเพิ่มคุณสมบัติอื่น ๆ เช่นการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าขาออกเหนือแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า
ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบ Linear ทำงานอย่างไร
การรักษาแรงดันไฟฟ้าคงที่โดยใช้อินพุทที่ไม่รู้จักและอาจมีเสียงดัง (หรือแย่ลง) ต้องใช้สัญญาณตอบรับเพื่อทราบว่าต้องมีการปรับค่าใดบ้าง ตัวควบคุมเชิงเส้นใช้ ทรานซิสเตอร์กำลัง (BJT หรือ MOSFET ขึ้นอยู่กับส่วนประกอบที่ใช้) เป็นตัวต้านทานแบบปรับเปลี่ยนที่ทำตัวเหมือนครึ่งแรกของเครือข่ายตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า เอาท์พุทของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าใช้เป็นข้อเสนอแนะในการขับเคลื่อนทรานซิสเตอร์กำลังให้เหมาะสมเพื่อรักษาแรงดันเอาต์พุตให้คงที่ แต่น่าเสียดายที่ตั้งแต่ทรานซิสเตอร์มีพฤติกรรมเหมือนตัวต้านทานมันเปลืองพลังงานจำนวนมากโดยการแปลงให้เป็นความร้อนมักจะมีความร้อนมาก เนื่องจากกำลังไฟฟ้าที่แปลงเป็นความร้อนจะเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่ตกระหว่างแรงดันไฟฟ้าขาเข้าและแรงดันขาออกตามที่จัดหาให้ในปัจจุบันการกระจายพลังงานมักจะสูงมากและต้องการฮีทซิงค์ที่ดี
รูปแบบอื่นของตัวควบคุมเชิงเส้นคือตัวควบคุมการแบ่งตัวเช่น ไดโอด Zener แทนที่จะทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานแบบตัวแปรตามกฎควบคุมเชิงเส้นทั่วไปตัวควบคุมการแบ่งตัวจะเป็นทางออกสู่พื้นเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าเกิน (และกระแส) ไหลผ่าน แต่น่าเสียดายที่ชนิดของตัวควบคุมนี้มักจะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าชุดควบคุมเชิงเส้นทั่วไปและสามารถใช้งานได้จริงเมื่อใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยและมีให้
สวิตช์แรงดันไฟฟ้าทำงานอย่างไร
ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบสวิตชิ่งทำงานบนตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเชิงเส้นอย่างสิ้นเชิง แทนที่จะทำหน้าที่เป็นแรงดันไฟฟ้าหรืออ่างล้างจานในปัจจุบันเพื่อให้เกิดกระแสคงที่ตัวควบคุมการสลับเก็บพลังงานไว้ในระดับที่กำหนดและใช้ข้อเสนอแนะเพื่อให้แน่ใจว่าระดับการชาร์จจะยังคงอยู่กับระลอกแรงดันไฟฟ้าที่น้อยที่สุด เทคนิคนี้ช่วยให้รีเลย์ควบคุมการเปลี่ยนให้มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นที่ตัวควบคุมเชิงเส้นโดยการเปลี่ยนทรานซิสเตอร์ให้เต็ม (มีความต้านทานน้อยที่สุด) เฉพาะเมื่อวงจรการเก็บพลังงานต้องการพลังงานที่ระเบิดออก ซึ่งจะช่วยลดกำลังไฟทั้งหมดที่เสียลงในระบบไปสู่ความต้านทานของทรานซิสเตอร์ในระหว่างการเปลี่ยนเมื่อมันเปลี่ยนจากการดำเนินการ (ความต้านทานต่ำมาก) ไปสู่การไม่นำไฟฟ้า (ความต้านทานสูงมาก) และการสูญเสียวงจรอื่น ๆ
สวิตช์ควบคุมสวิตชิ่งได้เร็วขึ้นความจุในการเก็บรักษาพลังงานน้อยลงเพื่อรักษาแรงดันเอาต์พุตที่ต้องการซึ่งหมายความว่าชิ้นส่วนขนาดเล็กสามารถใช้งานได้ อย่างไรก็ตามค่าใช้จ่ายของการเปลี่ยนที่เร็วขึ้นคือการสูญเสียประสิทธิภาพเนื่องจากมีการใช้เวลามากขึ้นในการเปลี่ยนสถานะระหว่างสถานะการดำเนินการและสถานะที่ไม่ใช่การนำซึ่งหมายถึงการสูญเสียพลังงานมากขึ้นเนื่องจากความร้อนแบบทาน
อีกหนึ่งผลข้างเคียงของการเปลี่ยนเร็วคือการเพิ่มขึ้นของเสียงอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างขึ้นโดยตัวควบคุมการสลับ โดยการใช้เทคนิคการสลับสัญญาณที่แตกต่างกันตัวควบคุมการสลับสามารถลดแรงดันไฟฟ้าขาเข้า (buck topology) เพิ่มแรงดันไฟฟ้า (boost topology) หรือทั้งสองก้าวลงหรือเพิ่มแรงดันไฟฟ้า (buck-boost) ตามต้องการ ซึ่งทำให้ตัวควบคุมการสวิตชิ่งเป็นตัวเลือกที่ดีเยี่ยมสำหรับแอพพลิเคชันที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เนื่องจากตัวควบคุมการสลับสามารถเพิ่มหรือเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเข้าจากแบตเตอรี่เมื่อปล่อยแบตเตอรี่ ซึ่งจะช่วยให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถทำงานได้ดีกว่าจุดที่แบตเตอรี่สามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมให้วงจรทำงานได้