వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ సర్క్యూట్లు

వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్, పేరు సూచించినట్లుగా, వోల్టేజ్‌ను నియంత్రించడానికి ఉపయోగించే సర్క్యూట్. నియంత్రిత వోల్టేజ్ వోల్టేజ్ యొక్క సున్నితమైన సరఫరా, ఏదైనా శబ్దం లేదా భంగం లేకుండా ఉంటుంది. వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ నుండి అవుట్పుట్ లోడ్ కరెంట్, ఉష్ణోగ్రత మరియు ఎసి లైన్ వైవిధ్యం నుండి స్వతంత్రంగా ఉంటుంది. సరఫరా వోల్టేజ్‌ను స్థిరీకరించడానికి వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్లు దాదాపు ప్రతి ఎలక్ట్రానిక్స్ లేదా టీవీ, ఫ్రిజ్, కంప్యూటర్ మొదలైన గృహోపకరణాలలో ఉన్నాయి.

సాధారణంగా, వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ పరికరాన్ని రక్షించడానికి వోల్టేజ్ యొక్క వైవిధ్యాన్ని తగ్గిస్తుంది. విద్యుత్ పంపిణీ వ్యవస్థలో, వోల్టేజ్ నియంత్రకాలు ఫీడర్ లైన్లలో లేదా సబ్‌స్టేషన్ వద్ద ఉంటాయి. ఈ లైన్‌లో రెండు రకాల రెగ్యులేటర్లు ఉపయోగించబడ్డాయి, ఒకటి స్టెప్ రెగ్యులేటర్, దీనిలో స్విచ్‌లు ప్రస్తుత సరఫరాను నియంత్రిస్తాయి. మరొకటి ఇండక్షన్ రెగ్యులేటర్, ఇది ఇండక్షన్ మోటారు మాదిరిగానే ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ యంత్రం, ద్వితీయ వనరుగా శక్తిని సరఫరా చేస్తుంది. ఇది వోల్టేజ్ వైవిధ్యాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు స్థిరమైన ఉత్పత్తిని అందిస్తుంది.

వివిధ రకాల వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్లు క్రింద వివరించబడ్డాయి.

వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ సర్క్యూట్ రకాలు

లీనియర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ సర్క్యూట్

• సిరీస్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్
• షంట్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్

జెనర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ సర్క్యూట్

వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ సర్క్యూట్ మారడం

• బక్ రకం
• బూస్ట్ రకం
• బక్ / బూస్ట్ రకం

లీనియర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ సర్క్యూట్

స్థిరమైన అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ను నిర్వహించడానికి ఎలక్ట్రానిక్స్లో ఉపయోగించే అత్యంత సాధారణ నియంత్రకాలు ఇవి. లీనియర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్లు వోల్టేజ్ డివైడర్ సర్క్యూట్ లాగా పనిచేస్తాయి, ఈ రెగ్యులేటర్ నిరోధకత లోడ్‌లో మార్పుకు సంబంధించి మారుతుంది మరియు స్థిరమైన అవుట్పుట్ వోల్టేజ్‌ను ఇస్తుంది. లీనియర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ యొక్క కొన్ని ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి:

ప్రయోజనాలు

• అవుట్పుట్ అలల వోల్టేజ్ తక్కువగా ఉంటుంది
• ప్రతిస్పందన వేగంగా ఉంది
• తక్కువ శబ్దం

ప్రతికూలతలు

• తక్కువ సామర్థ్యం
• పెద్ద స్థలం అవసరం
• అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ ఎల్లప్పుడూ ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది

1. సిరీస్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్

క్రమబద్ధీకరించని వోల్టేజ్ సిరీస్‌లో అనుసంధానించబడిన ప్రతిఘటన అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్‌కు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు ఈ వోల్టేజ్ డ్రాప్ లోడ్ వినియోగించే విద్యుత్తుపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ప్రస్తుత లోడ్ వినియోగం పెరిగితే బేస్ కరెంట్ కూడా తగ్గుతుంది మరియు ఈ తక్కువ కలెక్టర్ కరెంట్ వల్ల కలెక్టర్ ఉద్గారిణి టెర్మినల్ గుండా ప్రవహిస్తుంది మరియు అందువల్ల లోడ్ ద్వారా కరెంట్ పెరుగుతుంది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా ఉంటుంది.

షంట్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ యొక్క నియంత్రిత అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ ఇలా నిర్వచించబడింది:

V _OUT = V _Z + V _BE

జెనర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్

జెనర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్లు చౌకైనవి మరియు తక్కువ విద్యుత్ సర్క్యూట్లకు మాత్రమే అనుకూలంగా ఉంటాయి. నియంత్రణ సమయంలో వృధా అయ్యే శక్తి పెద్ద ఆందోళన లేని అనువర్తనాల్లో దీనిని ఉపయోగించవచ్చు.

ఒక రెసిస్టర్, డయోడ్ ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ మొత్తాన్ని పరిమితం చేయడానికి జెనర్ డయోడ్‌తో సిరీస్‌లో అనుసంధానించబడి ఉంది మరియు ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ విన్ (ఇది జెనర్ వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువగా ఉండాలి) చిత్రంలో చూపిన విధంగా కనెక్ట్ చేయబడింది మరియు అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ వోట్, Vout = Vz (జెనర్ వోల్టేజ్) తో జెనర్ డయోడ్ అంతటా తీసుకోబడుతుంది. మనకు తెలిసినట్లుగా, జెనర్ యొక్క బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ కంటే అనువర్తిత వోల్టేజ్ ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు జెనర్ డయోడ్ రివర్స్ దిశలో నిర్వహించడం ప్రారంభిస్తుంది. కాబట్టి దాని ప్రారంభించినప్పుడు, అది అంతటా ఒకే వోల్టేజ్‌ను నిర్వహిస్తుంది మరియు అదనపు విద్యుత్తును తిరిగి ప్రవహిస్తుంది, తద్వారా స్థిరమైన అవుట్పుట్ వోల్టేజ్‌ను అందిస్తుంది.

జెనర్ డయోడ్ ఇక్కడ పనిచేయడం గురించి మరింత తెలుసుకోండి.

వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ మారడం

స్విచ్చింగ్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్‌లో మూడు రకాలు ఉన్నాయి:

• బక్ లేదా స్టెప్-డౌన్ స్విచ్చింగ్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్
• బూస్ట్ లేదా స్టెప్-అప్ స్విచ్చింగ్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్
• బక్ / బూస్ట్ స్విచ్చింగ్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్

బక్ లేదా స్టెప్-డౌన్ స్విచ్చింగ్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్

అవుట్పుట్ వద్ద వోల్టేజ్ను తగ్గించడానికి బక్ రెగ్యులేటర్ ఉపయోగించబడుతుంది, అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ను తగ్గించడానికి మేము వోల్టేజ్ డివైడర్ సర్క్యూట్ను కూడా ఉపయోగించవచ్చు కాని వోల్టేజ్ డివైడర్ సర్క్యూట్ యొక్క సామర్థ్యం తక్కువగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే రెసిస్టర్లు శక్తిని వేడి వలె వెదజల్లుతాయి. మేము సర్క్యూట్లో కెపాసిటర్, డయోడ్, ఇండక్టర్ మరియు స్విచ్ ఉపయోగిస్తాము. బక్ స్విచ్చింగ్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ కోసం సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం క్రింద ఇవ్వబడింది:

ఆన్ డయోడ్‌లోని స్విచ్ రివర్స్డ్ పక్షపాతంగా ఉన్నప్పుడు మరియు విద్యుత్ సరఫరా ఇండక్టర్‌కు అనుసంధానించబడి ఉంటుంది. స్విచ్ తెరిచినప్పుడు ఇండక్టర్ యొక్క ధ్రువణత రివర్స్ అవుతుంది మరియు డయోడ్ ముందుకు పక్షపాతంగా మారుతుంది మరియు ఇండక్టర్‌ను భూమికి అనుసంధానిస్తుంది. అప్పుడు ఇండక్టర్ ద్వారా ప్రవాహం వాలుతో తగ్గుతుంది:

d I _L / dt = (0-V _OUT) / L.

వోల్టేజ్ లోడ్ అంతటా సున్నాకి పడిపోకుండా నిరోధించడానికి కెపాసిటర్ ఉపయోగించబడుతుంది. మేము స్విచ్ తెరవడం మరియు మూసివేయడం కొనసాగిస్తే, లోడ్ అంతటా సగటు వోల్టేజ్ సరఫరా చేయబడిన ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. స్విచ్చింగ్ పరికరం యొక్క విధి చక్రం మార్చడం ద్వారా మీరు అవుట్పుట్ వోల్టేజ్‌ను నియంత్రించవచ్చు.

అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ = (ఇన్పుట్ వోల్టేజ్) * (స్విచ్ ఆన్‌లో ఉన్న సమయం శాతం)

మీరు లింక్‌ను అనుసరించడం కంటే బక్ కన్వర్టర్ గురించి మరింత తెలుసుకోవాలనుకుంటే.

బూస్ట్ లేదా స్టెప్-అప్ స్విచ్చింగ్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్

బూస్ట్ రెగ్యులేటర్ లోడ్ అంతటా వోల్టేజ్ను స్టెప్-అప్ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు. బూస్ట్ రెగ్యులేటర్ కోసం సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రం క్రింద ఇవ్వబడింది:

స్విచ్ మూసివేయబడినప్పుడు డయోడ్ రివర్స్డ్ బయాస్డ్ గా ప్రవర్తిస్తుంది మరియు ఇండక్టర్ అంతటా కరెంట్ పెరుగుతూనే ఉంటుంది. ఇప్పుడు స్విచ్ తెరిచినప్పుడు, ఇండక్టర్ ఒక శక్తిని సృష్టిస్తుంది, దీనివల్ల కరెంట్ ప్రవహించడం కొనసాగుతుంది మరియు కెపాసిటర్ ఛార్జింగ్ ప్రారంభమవుతుంది. స్విచ్‌ను ఆన్ మరియు ఆఫ్ చేయడం ద్వారా నిరంతరం ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువ లోడ్ వద్ద వోల్టేజ్ అందుకుంటాము. స్విచ్ యొక్క టర్న్ ఆన్ (టన్ను) సమయాన్ని నియంత్రించడం ద్వారా మేము అవుట్పుట్ వోల్టేజ్‌ను నియంత్రించవచ్చు.

అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ = ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ / స్విచ్ తెరిచిన సమయం శాతం

మీరు లింక్‌ను అనుసరించడం కంటే బూస్ట్ కన్వర్టర్ గురించి మరింత తెలుసుకోవాలనుకుంటే.

బక్-బూస్ట్ స్విచ్చింగ్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్

బక్-బూస్ట్ స్విచింగ్ రెగ్యులేటర్ బక్ మరియు బూస్ట్ రెగ్యులేటర్ రెండింటి కలయిక, ఇది విలోమ అవుట్పుట్ను ఇస్తుంది, ఇది సరఫరా చేయబడిన ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ కంటే ఎక్కువ లేదా తక్కువగా ఉంటుంది.

స్విచ్ ఆన్‌లో ఉన్నప్పుడు డయోడ్ రివర్స్డ్ బయాస్డ్ గా ప్రవర్తిస్తుంది మరియు ఇండక్టర్ శక్తిని నిల్వ చేస్తుంది మరియు స్విచ్ ఆఫ్ అయినప్పుడు ఇండక్టర్ రివర్స్ ధ్రువణతతో శక్తిని విడుదల చేయడం ప్రారంభిస్తుంది, ఇది కెపాసిటర్‌ను ఛార్జ్ చేస్తుంది. ప్రేరకంలో నిల్వ చేయబడిన శక్తి సున్నా అయినప్పుడు కెపాసిటర్ రివర్స్ ధ్రువణతతో లోడ్‌లోకి విడుదల అవుతుంది. ఈ బక్-బూస్ట్ రెగ్యులేటర్ కారణంగా ఇన్వర్టింగ్ రెగ్యులేటర్ అని కూడా పిలుస్తారు.

అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ ఇలా నిర్వచించబడింది

Vout = Vin (D / 1-D) ఎక్కడ, D అనేది విధి చక్రం

అందువల్ల, డ్యూటీ సైకిల్ తక్కువగా ఉంటే రెగ్యులేటర్ బక్ రెగ్యులేటర్‌గా ప్రవర్తిస్తుంది మరియు డ్యూటీ సైకిల్ ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు రెగ్యులేటర్ బూస్ట్ రెగ్యులేటర్‌గా ప్రవర్తిస్తుంది.

రెగ్యులేటర్ సర్క్యూట్ల కోసం ప్రాక్టికల్ ఉదాహరణ

పాజిటివ్ లీనియర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ సర్క్యూట్

మేము 7805 IC ని ఉపయోగించి పాజిటివ్ లీనియర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ సర్క్యూట్‌ను రూపొందించాము. ఈ వోల్ట్ 5 వోల్ట్ నియంత్రిత సరఫరాను అందించడానికి అన్ని సర్క్యూట్లను కలిగి ఉంది. ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ LM7805 వంటి రేటెడ్ విలువ నుండి కనీసం 2v కన్నా ఎక్కువ ఉండాలి, మనం కనీసం 7v ని అందించాలి.

క్రమబద్ధీకరించని ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ IC కి సరఫరా చేయబడుతుంది మరియు అవుట్పుట్ టెర్మినల్ వద్ద మేము నియంత్రిత వోల్టేజ్ పొందుతాము. IC యొక్క పేరు దాని పనితీరును నిర్వచిస్తుంది, 78 సానుకూల సంకేతాన్ని సూచిస్తుంది మరియు 05 నియంత్రిత అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ విలువను సూచిస్తుంది. సర్క్యూట్ రేఖాచిత్రంలో మీరు చూసినట్లుగా, మేము 7805IC కి 9V ఇస్తున్నాము మరియు అవుట్పుట్ వద్ద + 5V ని నియంత్రిస్తున్నాము. కెపాసిటర్ సి 1 మరియు సి 2 వడపోత కోసం ఉపయోగిస్తారు.

జెనర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ సర్క్యూట్

ఇక్కడ, మేము జెనర్ డయోడ్ యొక్క 5.1 వి ఉపయోగించి జెనర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్‌ను రూపొందించాము. జెనర్ డయోడ్ సెన్సింగ్ ఎలిమెంట్‌గా పనిచేస్తుంది. సరఫరా వోల్టేజ్ దాని బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ను మించినప్పుడు, దాని ప్రారంభం రివర్స్ దిశలో నిర్వహించడం మరియు దాని అంతటా ఒకే వోల్టేజ్ను నిర్వహించడం మరియు అదనపు విద్యుత్తును తిరిగి ప్రవహిస్తుంది, తద్వారా స్థిరమైన అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ను అందిస్తుంది. ఈ సర్క్యూట్లో మేము 9V ఇన్పుట్ వోల్టేజ్ ఇస్తున్నాము మరియు నియంత్రిత అవుట్పుట్ యొక్క దాదాపు 5.1 వోల్టేజ్ పొందుతున్నాము.