دانلود مقاله اصول رگولاتورهاي خطي ولتاژ

نوع فایل : Word 

تعداد صفحات : 52

*همراه با دیاگرام های مربوطه*

فهرست محتوا

چكيده 
اين مقاله درباره عملكرد رگولاتورهاي خطي ولتاژ مي‌باشد. متداول‌ترين روش‌هاي رگولاسيون مطرح خواهند شد. در قسمت رگولاتورهاي خطي، انواع استاندارد، LDO و نيمه LDO به همراه مثالهاي مداري ، تشريح خواهند شد. البته رگولاتورهاي سويچينگ داراي انواع كاهشي، كاهشي – افزايشي ، افزايشي و بازگشتي نيز وجود دارند. همچنين مثالهايي از كاربردهاي عملي با استفاده از اين رگولاتورها ارائه مي‌شود. 
مقدمه 
رگولاتور خطي بلوك ساختاري اساسي تقريبا هر منبع تغذيه الكترونيكي مي‌باشد. استفاده از IC رگولاتور خطي آسان است و بطور كامل حفاظت شده (fool proof) مي‌باشد و آنقدر ارزان است كه معمولا يكي از ارزان‌ترين اجزاي يك سيستم الكترونيكي مي‌باشد. اين مقاله اطلاعاتي براي درك عميق‌تر عملكرد رگولاتور خطي ارائه مي‌دهد و كمك مي‌كند تا كاربردها و مشخصه‌هاي رگولاتور به خوبي معلوم گردد. تعدادي مدار واقعي از رگولاتورهاي تجاري كه در حال حاضر موجودند، ارائه مي‌شود. 
محصولات جديد در حوزه تنظيم كننده‌هاي LDO واقع شده اند كه در بسياري از كاربردها، مزاياي بيشتري نسبت به رگولاتورهاي استاندارد ارائه مي‌دهند. ..
عملكرد رگولاتورهاي خطي ولتاژ 
مقدمه 
هر مدار الكترونيكي نياز به ولتاژ تغذيه‌اي دارد كه معمولا ثابت فرض مي‌شود. يك رگولاتور ولتاژ، اين ولتاژ خروجي dc ثابت را فراهم مي‌كند و شامل مجموعه‌ مداراتي است كه بطور مداوم ولتاژ خروجي را بدون توجه به تغييرات جريان بار يا ولتاژ ورودي، در مقدار طراحي، ثابت نگه مي‌دارد(فرض بر اين است كه جريان بار و ولتاژ ورودي در محدوده عملكرد تعيين شده براي قطعه مي‌باشند). ..
رگولاتور ولتاژ خطي پايه 
شكل 1ـ دياگرام عملكرد رگولاتور خطي
عملكرد حلقه كنترلي
شكل 2ـ دياگرام يك رگولاتور خطي واقعي
انواع رگولاتورهاي خطي (LDO ، استاندارد و نيمه LDO) 
رگولاتور (NPN) استاندارد 
شكل 3ـ رگولاتور (NPN) استاندارد 
رگولاتور Low – Dropout (LDO) 
شكل 4ـ رگولاتور LDO
رگولاتور نيمه LDO
شكل 5ـ رگولاتور نيمه LDO
خلاصه 
مقايسه‌اي بين سه نوع رگولاتور در شكل 6 نشان داده شده است.
شكل 6ـ مقايسه انواع رگولاتورهاي خطي
رگولاتور استاندارد براي كاربردهاي توان AC بهترين است كه هزينه پايين و جريان بار زيادش آنرا به انتخاب ايده‌آل تبديل مي‌كند. در كاربردهاي توان AC ، ولتاژ روي رگولاتور معمولا حداقل 3 ولت است، پس ولتاژ dropout بحراني نخواهد بود. بطور جالب توجهي ، در اين نوع كاربرد (كه در آن افت ولتاژ در رگولاتور بيشتر از 3 ولت است). رگولاتورهاي استاندارد نسبت به انواع LDO واقعا موثرترند (زيرا اين رگولاتورها طبق جريان پايه زمين‌شان ، تلفات توان داخلي بسيار كمتري دارند). رگولاتورهاي LDO براي كاربردهاي باتوان باتري مناسب‌ترند، زيرا ولتاژ dropout پايين تر آنها با كاهش تعداد سلول‌هاي باتري مورد نياز براي تهيه ولتاژ خروجي رگوله شده مستقيما باعث صرفه‌جويي در هزينه مي‌شود. اگر تفاضل ولتاژ ورودي‌ - خروجي پايين باشد (مثلا 1 تا 2 ولت)، LDO از استاندارد موثرتر است. زيرا حاصل ضرب جريان بار در اين تفاضل به تلفات توان كمتري منجر مي‌شود... 
انتخاب بهترين رگولاتور براي كاربرد مورد نظر 
حداكثر جريان بار 
منبع ولتاژ ورودي (باتري يا AC) 
باتري : 
AC: 
دقت ولتاژ خروجي(تلرانس) 
جريان خاموشي 
ويژگيهاي خاص 
محافظت در برابر تخليه بار: 
محافظت در برابر ولتاژ ورودي معكوس: 
پرچم خطا 
مدارهاي محافظي كه داخل IC هاي رگولاتور خطي ساخته شده‌اند 
شبكه زنجيره اي فرمان 
قطع كننده دمايي 
شكل 7ـ قطع كردن دمايي
عملكرد مدار : 
محدود كننده جريان 
محدود كننده جريان ثابت 
شكل 8ـ مدار محدود كننده جريان ثابت
عملكرد مدار: 
محدود كننده جريان مستقل از ولتاژ (اتصال كوتاه) 
شكل 9ـ منحني‌هاي SOA براي ترانزيستور 3A/60V NPN
محدود كردن جريان درمقابل محدود كردن اتصال كوتاه 
شكل 10ـ مدار تست كننده محدوديت جريان
شكل 11ـ مثال محدود كننده جريان اتصال كوتاه
شكل 12ـ خط بار مقاومتي براي LM317
نكات كاربردي در رگولاتورهاي خطي 
خازن خروجي موثر در پايداري حلقه رگولاتور 
ظرفيت‌هاي خازني ناخواسته 
پاسخ حلقه رگولاتور 
شكل 14ـ نمودار بهره حلقه
وابستگي دمايي ESR 
شكل 15ـ منحني ESR الكتروليت آلومينيومي برحسب دما
رگولاسيون بار 
رگولاتور با خروجي ثابت 
شكل 16ـ آثار رگولاسيون بار ناشي از افت ولتاژ سيم‌ها
رگولاتور با خروجي قابل تنظيم 
رگولاتورهاي سه پايانه‌اي 
شكل 17ـ آثار رگولاسيون بار با استفاده از رگولاتور LM317
رگولاتور با چندين پايه 
شكل 18ـ حذف آثار رگولاسيون بار در رگولاتور LP2951
Carrot در جريان پايه زمين رگولاتور LDO 
شكل 19ـ رگولاتور LDO داراي carrot
مدارهاي كاربردي
مقدمه 
مدارهاي كاربردي با تكيه بر ويژگيهاي مفيد رگولاتورهاي LDO جديد، معرفي خواهند شد. ..
اضافه كردن ويژگي Shut down خارجي به يك رگولاتور 5 ولتي 
شكل 20ـ رگولاتور 5 ولتي دقيق با shutdown توان پايين
پرچم هاي باتري ضعيف و خروجي كم رگولاتور 5 ولتي
شكل 21ـ رگولاتور 5 ولتي با پرچم هشدار باتري ضعيف
شكل 22 يك رگولاتور LP2953 (250 ميلي‌آمپري، خروجي قابل تنظيم) 
عملكرد مدار: 
شكل 23ـ دياگرام زمان‌بندي روشن و خاموش شدن سريع
رگولاتورهاي LDO منفي 
شكل 24ـ رگولاتور LDO با خروجي منفي LM2991