رگولاتور چیست؟ و انواع آن کدامند؟

ارسال توسط

در تاریخ 2019/06/30

شاید برای شما سؤال پیش آمده باشد که انواع رگولاتور کدامند و یا اصلاً تنظیم‌کننده ولتاژ یا رگولاتور چیست؟ حال در این مطلب از بهنام رباتیک می‌خواهیم پاسخ سؤالات مطرح شده را بدهیم؛ پس با ما همراه باشید.

رگولاتور چیست؟

در مدارهای الکتریکی، وظیفه تأمین انرژی مورد نیاز مدارات الکتریکی به عهده منابع تغذیه می‌باشد. در واقع برق مورد نیاز این مدارها از نوع DC است که توسط منابع تغذیه از برق شهری که از نوع AC می‌باشد، تبدیل می‌شود. در این میان، تبدیل این برق از AC به DC همواره کاملاً ایده‌آل نیست و کمی نویز در خروجی‌های آن مشاهده می‌شود. همچنین، برق AC نیز یک مقدار ثابت نبوده و دارای اختلاف نوسان می‌باشد.

برای ثابت کردن ولتاژ ورودی مدارهای الکترونیکی، از وسیله‌ای به نام تنظیم‌کننده ولتاژ و یا رگولاتور استفاده می‌شود. پس تا به اینجا پاسخ پرسش رگولاتور چیست را دریافت کرده‌اید.

معمولاً دستگاه‌هایی مانند موتورها که نیروی آنها به طور مستقیم با برق AC تأمین می‌شود، می‌توانند تا مقدار معینی نوسان را تحمل کنند ولی این نوسان نباید در مدارهای الکترونیکی بیش از 1 درصد باشد وگرنه به سیستم صدماتی وارد می‌شود.

ولتاژ رگولاتور چیست؟

ولتاژ رگولاتور، یک قطعه الکترونیکی است که از آن برای تثبیت ولتاژ ورودی در یک مقدار مشخص و مورد نیاز مدار استفاده می‌شود. به علاوه، از این قطعه برای تبدیل ولتاژ ورودی به ولتاژهای مورد نیاز مدار نیز بهره می‌برند. برای مثال، اگر ولتاژ خروجی منبع تغذیه شما 12 ولت باشد و برای تأمین برق مدار خود نیاز به برق 5 ولت دارید، باید از یک ولتاژ رگولاتور جهت تبدیل این ولتاژ استفاده نمایید.

تنظیم ولتاژ در رگولاتورها با کمک مدارات فیدبک نظیر دیود زنر صورت می‌گیرد. البته این مدار فیدبک می‌تواند پیچیده‌تر و با بازده و عملکرد بهتری باشد. لازم به ذکر است که در مدارهای با فیدبک پیچیده می‌توان ولتاژ ورودی را حتی ارتقا داد.

ولتاژ رگولاتورها در وسایل مختلفی از جمله کامپیوترها، مولد جریان متناوب و مدارهای الکتریکی دیگر استفاده می‌شوند.

یک ولتاژ رگولاتور مناسب دارای مدارهای اضافی مانند مدار اتصال کوتاه، محدودکننده جریان، خاموش شدن بر اثر حرارت بالا و محافظت در برابر ولتاژهای بالا برای محافظت از خود می‌باشد. همچنین، ولتاژ رگولاتوری که کیفیت خوبی دارد، می‌تواند نوسانات ولتاژهای AC را نیز حذف کند.

انواع رگولاتور ولتاژ

با توجه به نیاز کاربران، رگولاتورهای ولتاژ متنوعی در بازار وجود دارند؛ از مدل‌های ارزان قیمت گرفته تا مدل‌هایی با بازدهی بالا. به طور کلی می‌توان ولتاژ رگولاتورها را به دو دسته خطی و کلیدزنی تقسیم کرد.

انواع رگولاتور؛ ولتاژ رگولاتورهای خطی

یکی از ساده‌ترین روش‌ها برای داشتن یک ولتاژ ثابت و مشخص، استفاده از رگولاتورهای خطی می‌باشد. ارزان‌قیمت‌ترین و ساده‌ترین نوع رگولاتورها، رگولاتورهای خطی هستند. این نوع از انواع رگولاتور، برای استفاده در توان‌های پایین و مدارات کم هزینه و در شرایطی که اختلاف بین ورودی و خروجی کم است، قابل استفاده خواهند بود.

رگولاتورهای خطی به طور استاندارد 3 پایه دارند که عبارتند از: ورودی، خروجی و زمین.

1) پایه ورودی به پایه مثبت منبع ولتاژ وصل می‌شود.

2) پایه زمین که پایه وسط است بایستی به پایه منفی منبع تغذیه متصل گردد.

3) پایه خروجی همان ولتاژ تنظیم شده و ثابت است که به تغذیه‌های مورد نیاز در مدار متصل می‌شود.

از پرکاربردترین رگولاتورهای خطی می‌توان به خانواده LM78xx اشاره کرد.

ولتاژ رگولاتورهای خطی خانواده 78xx

این خانواده از رگولاتورها ولتاژ خروجی ثابت و مثبتی دارند. دو حرف آخر نام آنها نشان‌دهنده ولتاژ خروجی این رگولاتورها می‌باشد. برای مثال، LM7805 ولتاژ خروجی 5 ولت را می‌دهد.

معمولاً جریان نامی خروجی این خانواده برابر 1 آمپر می‌باشد. همچنین، ولتاژ ورودی این رگولاتورها می‌تواند حداکثر تا میزان 36 ولت باشد. یک مشکل عمده در این رگولاتورها تلفات بالای آنهاست که در نتیجه باعث می‌شود ولتاژ ورودی حداقل به مقدار 2.3 ولت از ولتاژ خروجی بیشتر باشد. یعنی در جریان نامی 1 آمپر، این رگولاتورها چیزی حدود 2.3 وات انرژی را تلف می‌کنند.

از طرفی، هر چه مقدار اختلاف ولتاژ ورودی و خروجی بیشتر باشد، تلفات نیز با در نظر گرفتن کار در جریان نامی، به همان میزان افزایش می‌یابد. مثلاً اگر ولتاژ ورودی 10 ولت و ولتاژ خروجی 5 ولت باشد و رگولاتور جریان 1 آمپر نامی خود را استفاده کند، تلفاتی به میزان 5 وات را شاهد خواهیم بود؛ این یعنی شاهد بازدهی 50 درصدی هستیم. برای درک بهتر این موضوع، به جدول زیر نگاه کنید:

حداقل ولتاژ ورودی	ولتاژ خروجی	مدل رگولاتور
7.3	5	7805
11.5	9	7809
14.6	12	7812
21	18	7818
27.1	24	7824

انواع رگولاتور خانواده 79xx

این رگولاتورها هم مانند رگولاتورهای خانواده 78xx هستند با این تفاوت که خروجی آنها مقداری منفی است.

انواع رگولاتور سوئیچینگ

همانطور که در بالا نیز گفتیم، یکی از معایب رگولاتورهای خطی، تلفات بالای آنها می‌باشد اما رگولاتورهای سوئیچینگ دارای بازدهی بالا و تلفات بسیار کمتری نسبت به رگولاتورهای خطی هستند. ورودی این نوع رگولاتورها نه تنها می‌تواند برابر خروجی آنها باشد، بلکه می‌تواند کمتر هم باشد. همچنین، دامنه ولتاژ ورودی قطعه نیز می‌تواند مقدار بسیار بیشتری از رگولاتورهای خطی باشد. این رگولاتورها دارای بازدهی حداقل برابر با 85 درصدی هستند که در مقایسه با بازدهی کمتر از 50 درصدی رگولاتورهای خطی، فوق‌العاده است.

انواع رگولاتور؛ رگولاتورهای الکترومکانیکی

همان‌طور که از نام آنها مشخص است، رگولاتورهای الکترومکانیکی ترکیبی از مشخصه‌های الکتریکی و مکانیکی را در خود دارند. از این نوع رگولاتورها در مدارات اولیه ژنراتورهای خودرو و برق AC استفاده می‌شده است. در این مدل رگولاتورها، عمل رگولاسیون و یا تنظیم ولتاژ توسط یک، دو و یا سه رله و مقداری مقاومت انجام می‌شود که در نهایت برقی با ولتاژ 6 و یا 12 ولت را تولید می‌کند. این مقدار با تغییر میزان مصرف بار و یا مقدار دور موتور، تغییری نمی‌کند و همواره ثابت می‌ماند.

تست انواع رگولاتور یا همان ترایاک

شما می‌توانید انواع رگولاتور را با مولتی‌مترها تست کنید. برای چگونگی انجام این کار، می‌بایست مطلب تست ترایاک را در بلاگ بهنام رباتیک مطالعه کنید.

سخن پایانی

حال با پایان این مطلب، شما با انواع رگولاتور آشنا شده‌اید. در این بین، چنان‌چه در این مقاله به نوع خاصی از رگولاتور اشاره نشده، آن را قسمت نظرات، کامنت کنید.