رگولاتور و کاهنده

رگولاتور در الکترونیک یک قطعه الکترونیکی است که برای کنترل و تنظیم ولتاژ و جریان در مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شود. رگولاتورها اغلب به عنوان قطعات منبع تغذیه در مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شوند، به عنوان مثال در مدارهای پاور سوئیچینگ، مدارهای خطی و مدارهای مجتمع. این قطعات از طریق تغییر مقاومت داخلی، ولتاژ و جریان را کنترل می‌کنند و مانع از دمای بالا یا ولتاژ پایین و دیگر عوامل مضر می‌شوند.

شناخت انواع رگلاتور در الکترونیک

رگولاتورها در الکترونیک به منظور تثبیت ولتاژ و جریان در انواع دستگاه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند. انواع رگولاتورهای موجود در الکترونیک شامل موارد زیر است.

رگولاتور خطی (Linear Regulator): در این نوع رگولاتور، ولتاژ ورودی به ولتاژ مورد نظر تثبیت می‌شود. این نوع رگولاتورها به دلیل سادگی، قیمت پایین و کارایی مناسب در کاربردهای پایه‌تر الکترونیکی استفاده می‌شوند.

رگولاتور سوییچینگ (Switching Regulator): در این نوع رگولاتورها، ولتاژ ورودی به ولتاژ مورد نظر با استفاده از فناوری سوییچینگ تثبیت می‌شود. این نوع رگولاتورها به دلیل کارایی بالاتر و عدم تبدیل انرژی به حرارت، در کاربردهای پیشرفته‌تر الکترونیکی مانند تلفن همراه، لپ تاپ و دستگاه‌های پزشکی استفاده می‌شوند.

رگولاتورهای قدرتمند (High-Power Regulators): این نوع رگولاتورها برای کنترل ولتاژ و جریان در دستگاه‌های الکترونیکی با توان بالا مانند موتورهای برق، ترانسفورماتورها و دستگاه‌های جوشکاری استفاده می‌شوند.

رگولاتورهای دقیق (Precision Regulators): این نوع رگولاتورها، به دلیل دقت بالا در تنظیم ولتاژ و کارایی بالا در کاربردهایی مانند دستگاه‌های آزمایشگاهی، سنسورها و دستگاه‌های پزشکی استفاده می‌شوند.

رگولاتورهای دمای پایین (Low-Dropout Regulators): این نوع رگولاتورها، برای تثبیت ولتاژ در کاربردهایی مانند دستگاه‌های حساس به کار می‌روند.

چند مورد رگولاتور پر مصرف در الکترونیک

LM78xx series: این سری از رگولاتورها شامل LM7805، LM7806 و LM7808 است که در بسیاری از دستگاه های الکترونیکی برای تأمین ولتاژ ثابت و پایدار استفاده می شوند.

LM317: یک رگولاتور ولتاژ قابل تنظیم است که می تواند ولتاژ ورودی را تبدیل به ولتاژ خروجی ثابت در محدوده 1.2 تا 37 ولت کند.

LM7809: یک رگولاتور ولتاژ ثابت 9 ولت است که در بسیاری از دستگاه های الکترونیکی به عنوان یک منبع تغذیه استفاده می‌شود.

LM7812: یک رگولاتور ولتاژ ثابت 12 ولت است که در بسیاری از دستگاه های الکترونیکی به عنوان یک منبع تغذیه استفاده می‌شود.

LM7905: یک رگولاتور ولتاژ ثابت -5 ولت است که در بسیاری از دستگاه های الکترونیکی به عنوان یک منبع تغذیه برای تأمین ولتاژ منفی استفاده می‌شود. لازم به ذکر است که این نمونه‌ها تنها برخی از رگولاتورهای پر مصرف هستند و در بازار وجود دارند.

تفاوت LF33 و LM2596 چیست؟

LF33 و LM2596 هر دو رگولاتور هستند اما از نظر ولتاژ و جریان و کاربرد متفاوت هستند.

LM2596 یک رگولاتور DC-DC است که برای تبدیل ولتاژ DC ورودی به ولتاژ DC خروجی قابل تنظیم استفاده می‌شود. این رگولاتور برای کاربردهایی که نیاز به تنظیم دقیق ولتاژ خروجی دارند، از جمله طراحی سیستم‌های روشنایی LED، باتری های قابل شارژ و سایر مدارهای الکترونیکی استفاده می‌شود.

LF33 یک رگولاتور ولتاژ ثابت 3.3 ولت است که معمولا برای کاربردهایی مانند پروژه های آردوینو، مدارهای دیجیتال و سایر مدارهای الکترونیکی کوچک استفاده می‌شود. این رگولاتور در مقایسه با LM2596 جریان خروجی کمتری دارد و ولتاژ خروجی ثابت 3.3 ولت است که نمی توان آن را تنظیم کرد. به طور کلی، تفاوت اصلی بین این دو رگولاتور در ولتاژ و جریان خروجی و همچنین کاربرد آنهاست. به طور کلی رگولاتورهای سوئیچینگ برای کاهش اتلاف توان و افزایش کارایی در تبدیل ولتاژ استفاده می‌شوند.

برسری چند مورد رگولاتور سوئیچینگ

LM2675: ولتاژ ورودی بالا تا 40 ولت، جریان خروجی تا 1 آمپر، کارایی بالا تا 96٪، قابلیت تنظیم خروجی با پایین بودن نویز خروجی، قابلیت حمایت در برابر برگشت جریان و افزایش جریان.

LM2676: ولتاژ ورودی بالا تا 40 ولت، جریان خروجی تا 3 آمپر، کارایی بالا تا 96٪، قابلیت تنظیم خروجی با پایین بودن نویز خروجی، قابلیت حمایت در برابر برگشت جریان و افزایش جریان.

LM2677: ولتاژ ورودی بالا تا 40 ولت، جریان خروجی تا 800 میلی آمپر، کارایی بالا تا 96٪، قابلیت تنظیم خروجی با پایین بودن نویز خروجی، قابلیت حمایت در برابر برگشت جریان و افزایش جریان.

LM2678: ولتاژ ورودی بالا تا 40 ولت، جریان خروجی تا 5 آمپر، کارایی بالا تا 96٪، قابلیت تنظیم خروجی با پایین بودن نویز خروجی، قابلیت حمایت در برابر برگشت جریان و افزایش جریان.

LM2679: ولتاژ ورودی بالا تا 40 ولت، جریان خروجی تا 500 میلی آمپر، کارایی بالا تا 96٪، قابلیت تنظیم خروجی با پایین بودن نویز خروجی، قابلیت حمایت در برابر برگشت جریان و افزایش جریان.

LM27222: ولتاژ ورودی بالا تا 40 ولت، جریان خروجی تا 2 آمپر، کارایی بالا تا 92٪، قابلیت تنظیم خروجی با پایین بودن نویز خروجی، قابلیت حمایت در برابر برگشت جریان و افزایش جریان

چند مورد رگولاتور خطی

LM317: رگولاتور خطی با ولتاژ خروجی قابل تنظیم، ولتاژ ورودی حداکثر 37 ولت، ولتاژ خروجی قابل تنظیم از 1.25 تا 37 ولت با جریان خروجی حداکثر 1.5 آمپر.

LM7805: رگولاتور خطی با ولتاژ خروجی ثابت 5 ولت، ولتاژ ورودی حداکثر 35 ولت و جریان خروجی حداکثر 1 آمپر.

LM7809: رگولاتور خطی با ولتاژ خروجی ثابت 9 ولت، ولتاژ ورودی حداکثر 35 ولت و جریان خروجی حداکثر 1 آمپر.

LM7812: رگولاتور خطی با ولتاژ خروجی ثابت 12 ولت، ولتاژ ورودی حداکثر 35 ولت و جریان خروجی حداکثر 1 آمپر.

LM7905: رگولاتور خطی با ولتاژ خروجی ثابت -5 ولت، ولتاژ ورودی حداکثر -35 ولت و جریان خروجی حداکثر 1 آمپر.

LM1117: رگولاتور خطی با ولتاژ خروجی قابل تنظیم، ولتاژ ورودی حداکثر 15 ولت، ولتاژ خروجی قابل تنظیم از 1.25 تا 15 ولت با جریان خروجی حداکثر 1 آمپر.

LM2940: رگولاتور خطی با ولتاژ خروجی ثابت 5 ولت، ولتاژ ورودی حداکثر 26 ولت و جریان خروجی حداکثر 1 آمپر

تفاوت رگلاتور خطی و رگولاتور سوئیچینگ چیست؟

تفاوت رگولاتور خطی و رگولاتور سوئیچینگ در اصل روش کارکردشان است. رگولاتور خطی، به صورت مستقیم ولتاژ ورودی را به ولتاژ خروجی تبدیل می کند و اختلاف ولتاژ را به صورت حرارت دور می کند. به عبارت دیگر، میزان ولتاژ خروجی به صورت مستقیم به میزان ولتاژ ورودی بستگی دارد و برای کاهش ولتاژ ورودی، اختلاف ولتاژ بین ورودی و خروجی به صورت حرارت دور می‌شود.

از سوی دیگر، رگولاتور سوئیچینگ، به صورت سوئیچینگ ولتاژ ورودی را به شکل یک سیگنال مربعی با فرکانس بالا تبدیل می کند. سپس با استفاده از یک ترانسفورمر و بازخورد مناسب، ولتاژ خروجی را تنظیم می کند. به عبارت دیگر، رگولاتور سوئیچینگ از یک سیستم کنترلی با فرکانس بالا برای تنظیم ولتاژ استفاده می کند که توانایی کاهش ولتاژ ورودی را نیز دارد.

به طور کلی، رگولاتور خطی از راندمان کمتری نسبت به رگولاتور سوئیچینگ برخوردار است، اما به دلیل سادگی ساختار و کنترل آسان، در برخی موارد هنوز نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، در برخی مدارهایی که به اندازه کافی ساده هستند و برای فرآیندهای کم توان استفاده می‌شوند، رگولاتور خطی می‌تواند یک انتخاب مناسب باشد. به طور کلی، رگولاتور سوئیچینگ برای فرآیندهای بزرگتر و با توان بیشتر مناسب است.

پایه‌های pinout رگلاتورهای خطی

Pinout رگلاتورهای خطی ممکن است بر اساس نوع رگلاتور و شرکت سازنده آن متفاوت باشد، اما در ادامه پایه‌های معمول در رگولاتورهای خطی را برای مثال LM317 را بررسی می‌کنیم.

پایه 1 (ADJ): پایه کنترل خروجی برای تنظیم ولتاژ خروجی

پایه 2 (Vout): خروجی ولتاژ خروجی

پایه 3 (Vin): ورودی ولتاژ ورودی

لازم به ذکر است که برای هر نوع رگلاتور، دیتاشیت سازنده باید مشاهده شود تا پایه های مربوط به هر نوع رگولاتور مشخص شود.

رگولاتور LM2596S با رگولاتور LM2596ADJ چه تفاوتی دارد؟

رگولاتورهای LM2596S و LM2596ADJ هر دو از خانواده رگولاتورهای سوئیچینگ LM2596 هستند که برای کاهش ولتاژ ولتاژ ورودی به ولتاژ خروجی مورد نیاز بکار می‌روند. اما تفاوت اصلی بین این دو نوع LM2596 در ولتاژ خروجی قابل تنظیم آن‌ها است.

LM2596S یک رگولاتور سوئیچینگ با ولتاژ خروجی ثابت 5 ولت است و نمی‌توان ولتاژ خروجی آن را تنظیم کرد. از آنجایی که ولتاژ خروجی آن ثابت است، برای کاربردهایی که نیاز به ولتاژ خروجی ثابت دارند، مناسب است.

LM2596ADJ به عنوان یک رگولاتور سوئیچینگ با ولتاژ خروجی قابل تنظیم استفاده می‌شود، به عبارت دیگر می‌توانید ولتاژ خروجی را بین 1.23 و 35 ولت تنظیم کنید. این رگولاتور از پایه خروجی ADJ برای تنظیم ولتاژ خروجی استفاده می‌کند و با تغییر مقاومت متصل به این پایه، می‌توان ولتاژ خروجی را تنظیم کرد.

به طور کلی LM2596S برای کاربردهایی که نیاز به ولتاژ خروجی ثابت دارند، و LM2596ADJ برای کاربردهایی که نیاز به ولتاژ خروجی قابل تنظیم دارند، مناسب هستند.

ماژول رگولاتور چیست؟

ماژول رگولاتور یک دستگاه الکترونیکی است که برای تنظیم و کنترل ولتاژ و جریان برق ورودی به یک مقدار مورد نظر، استفاده می‌شود. این ماژول‌ها در طراحی و ساخت دستگاه‌های الکترونیکی، از جمله رایانه‌ها، تجهیزات مخابراتی، تجهیزات پزشکی و صنعتی استفاده می‌شوند. به طور کلی، ماژول رگولاتور برای تامین ولتاژ و جریان پایدار و مطمئن به دستگاه‌های الکترونیکی کاربرد دارد.

رگولاتورهای سوئیچینگ در چه مدارهایی کاربرد دارند؟

رگولاتورهای سوئیچینگ برای کنترل ولتاژ و جریان در مدارهایی که ولتاژ و جریان آنها نسبتا بالاست مورد استفاده قرار می‌گیرند. این رگولاتورها با تبدیل ولتاژ DC به DC این امکان را فراهم می‌کنند که ولتاژ ورودی را به ولتاژ مطلوب خروجی تبدیل کنند و همچنین جریان خروجی را کنترل کنند. به طور کلی در مدارهایی که نیاز به کار با ولتاژ بالا و کنترل دقیق جریان و ولتاژ خروجی دارند، رگولاتورهای سوئیچینگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال، در مدارهای منابع تغذیه، درایورهای LED، مدارهای دیجیتال، مدارهای صوتی و مدارهای تلفن همراه از رگولاتورهای سوئیچینگ استفاده می‌شود.

رگولاتورهای خطی در چه مدارهایی کاربرد دارند؟

رگولاتورهای خطی در مدارهایی کاربرد دارند که نیاز به ولتاژ خروجی پایدار و مستقل از تغییرات ولتاژ ورودی دارند. برای مثال، در مدارهایی که از منابع تغذیه نامنظم مانند باتری، آداپتور ورودی ضعیف و نامطمئن استفاده می‌شود، استفاده از رگولاتورهای خطی باعث می‌شود که ولتاژ خروجی پایدار و ثابت باشد و مشکلاتی نظیر تغییر ولتاژ خروجی و در نتیجه دقت کمتر در عملکرد سیستم را از بین ببرد. همچنین رگولاتورهای خطی در مدارهایی که نیاز به کاهش نویز و تداخلات الکترومغناطیسی دارند، نیز کاربرد دارند. به طور کلی، رگولاتورهای خطی در بسیاری از مدارهای الکترونیکی که نیاز به ولتاژ پایدار و دقیق دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.