میدونی کاربرد رگولاتور چیه؟

در کنار تمام قطعات مهم مثل خازن، دیود، مقاومت و.... رگولاتورها از اهمیت بسیاری برخوردارند. رگولاتورهای که در واحد تغذیه یک برد الکترونیکی قرار می گیرند، وظیفه تنظیم ولتاژ مورد نیاز قطعه را بر عهده دارند. بسیاری از آداپتورها ولتاژ مناسب برای راه اندازی بسیاری از آی سی ها را ندارند که در این جا به کمک رگولاتور می توان ولتاژ خروجی را تنظیم نمود.

رگولاتور تعریف و کاربرد

همانطور که از اسم آن بر می آید، رگولاتور به معنای تثبیت کننده است. این قطعه می تواند ولتاژی بالاتری را به ولتاژ پایین تر تبدیل کند. به عنوان مثال برای راه اندازی ماژول سیم کارت SIM800L، با توجه به ولتاژ 4 ولتی راه اندازی آن، نیاز به رگولاتوری مثل LM2596 داریم.

اما رگولاتورها همیشه کاهنده نیستند، گاهی اوقات نیاز داریم تا ولتاژ را افزایش دهیم. فرض کنید قصد ساخت یک لامپ سیار دارید. لامپ دارای ولتاژ 12 است. برای طراحی این سیستم باتری های لیتیمی به دلیل اندازه کوچک و وزن سبک بسیار مناسب هستند. در اینجا رگولاتور افزاینده ای مثل XL6009 می تواند ولتاژ باتری را به مقدار ایده آل برساند.

انواع رگولاتورها از نظر عملکرد

رگولاتورها را از نظر عملکرد می توان به دو دسته کلی خطی و سوییچینگ تقسیم بندی کرد. رگولاتورهای خطی مثل رگولاتور 7805 با اتلاف توان و رگولاتور سوییچینگ با پالس PWM ولتاژ خروجی خود را می سازند. رگولاتور خطی نوسان ندارد، اما توان تلفاتی و حرارت زیادی دارد. در کنار این، رگولاتور سوییچینگ توان تلفاتی و حرارت بسیاری کمتری نسبت به خطی دارد، اما خروجی آن به دلیل ذات PWM، نویز دارد.

همانطور که قبلا گفتیم، در دسته بندی رگولاتورها، دو نوع کلی افزاینده و کاهنده وجود دارد. اما در همین دسته بندی باز دسته بندی ثابت و متغیر داریم. به عنوان مثال رگولاتور کاهنده 7805 دارای خروجی ثابت 5 ولت، اما رگولاتور کاهنده LM2596 دارای خروجی ولتاژ متغیر است. رگولاتور کاهنده LM2596 می تواند از 1.5 الی 30 ولت را در خروجی خود، تنظیم کند.

پارامترهای مهم در رگولاتورها

آنطورکه با رگولاتورها  آشنا شدیم، این قطعات به عنوان مبدل ولتاژ به شمار می روند. تقریبا می توان گفت همه بردهای الکترونیکی از این قطعه بهره می برند. برد آردوینو UNO هم از دو رگولاتور، یکی 5 ولت و دیگری 3.3 ولت جهت تبدیل ولتاژ استفاده می کند.

در هنگام استفاده از یک رگولاتور، دو پارامتر اصلی بیش از سایر پارامترها مهم هستند.

• ولتاژ ورودی
• جریان خروجی
• افت ولتاژ بین ورودی و خروجی

در رابطه با ولتاژ ورودی، باید بدانیم که یک رگولاتور از چه بازه تا چه بازه ای را می تواند به عنوان ورودی قبول کند. به عنوان مثال رگولاتور کاهنده LM2596 می تواند از 5.4  الی 40 ولت را در ورودی تحمل کند. در کنار این، میزان جریان خروجی بسیار مهم است. در یک رگولاتور جریان خروجی یا به اختصار جریان، میزان جریانی که می توان از خروجی یک رگولاتور را دریافت کرد، تعیین می کند. به عنوان مثال رگولاتور AMS1117که یک رگولاتور قابل تنظیم بوده و در برد NODEMCU هم به کار رفته است، می تواند تا یک آمپر در خروجی به بار تحویل دهد.

در ادامه، پارامتر افت ولتاژ میزان اختلاف بین ولتاژ ورودی و ولتاژ خروجی به صورت حداقل، چقدر باشد. در رگولاتور LM2596 این مقدار باید در حدود 5.1 ولت تنظیم شود.

انواع رگولاتورها از نظر بسته بندی پایه ها

رگولاتورها در دسته بندی کلی به سه دسته قابلمه ای، DIP و SMD تقسیم می شوند. در مدل قابلمه ای بدنه این رگولاتورها به عنوان یک خنک کننده عمل می کند. از این رگولاتور می توان در آمپلی فایرها و یا منابع تغذیه استفاده کرد. در مدل بعدی، رگولاتورهای DIP نظیر LF33، یک رگولاتور 3.3 ولتی را داریم. این رگولاتورها به سادگی در بردها قرار گرفته و لحیم می شوند.  به عنوان مثال از این رگولاتور در ساخت دزدگیر خودرو برای تبدلی ولتاژ 12 به 5 مناسب میکروکنترلر می توان استفاده نمود. اما گسترده استفاده از رگولاتورهای SMD به دلیل ابعاد کوچک بسیار بالاست. این رگولاتورها برای تبدیل ولتاژ 12 ولت به مقدار ایده آل در ماژول ترموستات، مثل رگولاتور AMS117 استفاده می شوند.

در کنار این، رگولاتورهای 5 ولت SMD هم در بردهای آردوینو بسیار استفاده می شوند.

در کنارراین، رگولاتورهای SMD در قامت افزاینده، در ماژول XL6019 ظاهر می شوند.

کدام رگولاتور کجا

هر رگولاتور بسته به نیاز پروژه باید به صورت مناسب انتخاب شود. در انتخاب یک رگولاتور ابعاد و توان آن بسیار مهم هستند. به عنوان مثال اگر جریان بیش از یک آمپر نیاز نداشته و ابعاد برای شما مهم نیست، رگولاتورهای DIP نظیر  7805 و یا  LF33 بسیار مناسب هستند. اما اگر محدودیت فضا دارید، رگولاتورهای SMD مناسب کار شما خواهند بود. از رگولاتورهای LF33 و 7805 نیز به صورت SMD تولیده شده و در بازار یافت می شوند. اما اگر نیاز به رگولاتور سوییچینگ دارید و زمان طراحی مدار جانبی آن را ندارید، یک ماژول رگولاتور LM2596 تهییه کنید. این رگولاتور قطعات جانبی برای راه اندازی روی خود را داشته و همچنین از یک ولوم(مولتی ترن) بهره می برد. یا چرخاندن آن می توانید ولتاژ خروجی را تنظیم کنید.

در کنار این، اگر نیاز به رگولاتوری دارید که هم افزاینده و هم کاهنده باشد، ماژول رگولاتور با کد کالا 40143 موجود در فروشگاه بسیار کاربردی است. این ماژول علاوه بر کنترل ولتاژ خروجی، میزان جریان دهی خروجی را می تواند تنظیم کند.

در نهایت چنانچه نیاز به رگولاتور افزاینده با توان بسیار بالا دارید، ماژول مبدل بوست با کد کالا  موجود در فروشگاه، 41812 بسیار مناسب است. این ماژول می تواند تا 1200 وات توان در خروجی تامین کند. این ماژول بازه ولتاژ 10 الی 60 ولت در ورودی می پذیرد. همچنین در خروجی می تواند در بازه 12 الی 80 ولت را ایجاد کند.

آموزش های تخصصی دیجی اسپارک

لینک آموزش تعریف انواع رگولاتورها، کلیک کنید

لینک آموزش رگولاتور افزاینده، کلیک کنید.

نحوه تهییه رگولاتور

لینک خرید انواع رگولاتور، کلیک کنید.