Un regulador de voltaje es un dispositivo simple y rentable que puede cambiar el voltaje de entrada a un nivel diferente en la salida y puede mantener un voltaje de salida constante incluso en condiciones de carga variables. Casi todos los dispositivos electrónicos, desde el cargador de su teléfono celular hasta los aires acondicionados y los dispositivos electromecánicos complejos, utilizan un regulador de voltaje para proporcionar los diferentes voltajes de CC a los diferentes componentes del dispositivo. Aparte de eso, todos los circuitos de suministro de energía utilizan chips reguladores de voltaje.
Por ejemplo, en su teléfono inteligente, se usa un regulador de voltaje para aumentar o reducir el voltaje de la batería para los componentes (como LED de retroiluminación, micrófono, tarjeta SIM, etc.) que requieren un voltaje más alto o más bajo que la batería. Elegir el regulador de voltaje incorrecto puede resultar en una confiabilidad comprometida, un mayor consumo de energía e incluso componentes fritos.
Entonces, en este artículo, discutiremos algunos parámetros importantes a tener en cuenta al seleccionar un regulador de voltaje para su proyecto.
Factores importantes para la selección del regulador de voltaje
1. Voltaje de entrada y voltaje de salida
El primer paso para elegir un regulador de voltaje es conocer el voltaje de entrada y el voltaje de salida con los que trabajará. Los reguladores de voltaje lineal necesitan un voltaje de entrada mayor que el voltaje de salida nominal. Si el voltaje de entrada es menor que el voltaje de salida deseado, entonces conduce a la condición de voltaje insuficiente que hace que el regulador se desconecte y proporcione una salida no regulada.
Por ejemplo, si está utilizando un regulador de voltaje de 5 V con un voltaje de caída de 2 V, entonces el voltaje de entrada debe ser al menos igual a los 7 V para una salida regulada. El voltaje de entrada por debajo de 7 V dará como resultado un voltaje de salida no regulado.
Hay diferentes tipos de reguladores de voltaje para diferentes rangos de voltaje de entrada y salida. Por ejemplo, necesitará un regulador de voltaje de 5V para Arduino Uno y un regulador de voltaje de 3.3V para ESP8266. Incluso puede usar un regulador de voltaje variable que se puede usar para una variedad de aplicaciones de salida.
2. Voltaje de caída
El voltaje de caída es la diferencia entre el voltaje de entrada y salida del regulador de voltaje. Por ejemplo, min. El voltaje de entrada para 7805 es de 7 V y el voltaje de salida es de 5 V, por lo que tiene un voltaje de caída de 2 V. Si el voltaje de entrada cae por debajo, el voltaje de salida (5V) + voltaje de caída (2V) dará como resultado una salida no regulada que puede dañar su dispositivo. Entonces, antes de seleccionar un regulador de voltaje, verifique el voltaje de caída.
El voltaje de caída varía con los reguladores de voltaje; por ejemplo, puede encontrar una gama de reguladores de 5 V con diferente voltaje de caída. Los reguladores lineales pueden ser extremadamente eficientes cuando se operan con un voltaje de caída de entrada muy bajo. Entonces, si está usando una batería como fuente de energía, entonces puede usar reguladores LDO para una mejor eficiencia.
3. Disipación de energía
Los reguladores de voltaje lineal disipan más energía que los reguladores de voltaje de conmutación. La disipación excesiva de energía puede provocar que la batería se agote, se sobrecaliente o se dañe el producto. Entonces, si está utilizando un regulador de voltaje lineal, primero calcule la disipación de potencia. Para reguladores lineales, la disipación de potencia se puede calcular mediante:
Potencia = (Voltaje de entrada - Voltaje de salida) x Corriente
Puede utilizar los reguladores de voltaje de conmutación en lugar de los reguladores de voltaje lineales para evitar el problema de disipación de energía.
4. Eficiencia
La eficiencia es la relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada que es proporcional a la relación entre el voltaje de salida y el voltaje de entrada. Por lo tanto, la eficiencia de los reguladores de voltaje está directamente limitada por el voltaje de caída y la corriente de reposo debido a que cuanto mayor es el voltaje de caída, menor es la eficiencia.
Para una mayor eficiencia, se debe minimizar el voltaje de caída y la corriente de reposo, y se debe minimizar la diferencia de voltaje entre la entrada y la salida.
5. Precisión de voltaje
La precisión general de un regulador de voltaje depende de la regulación de la línea, la regulación de la carga, la deriva del voltaje de referencia, la deriva del voltaje del amplificador de error y el coeficiente de temperatura. Los reguladores lineales típicos generalmente tienen una especificación de voltaje de salida que garantiza que la salida regulada estará dentro del 5% del nominal. Entonces, si está utilizando el regulador de voltaje para alimentar los circuitos integrados digitales, entonces la tolerancia del 5% no es una gran preocupación.
6. Regulación de carga
La regulación de carga se define como la capacidad del circuito para mantener un voltaje de salida especificado bajo condiciones de carga variables. La regulación de carga se expresa como:
Regulación de carga = ∆Vout / ∆I out
7. Regulación de línea
La regulación de línea se define como la capacidad del circuito para mantener el voltaje de salida especificado con el voltaje de entrada variable. La regulación de línea se expresa como:
Regulación de carga = ∆V out / ∆V in
Entonces, para seleccionar un regulador de voltaje adecuado para cualquier aplicación, se deben tener en cuenta todos los factores anteriores,