Ein Spannungsregler ist einer der am häufigsten verwendeten elektronische Schaltung in jedem Gerät. Eine synchronisierte Spannung (ohne Schwankungen und Geräuschpegel) ist für das reibungslose Funktionieren vieler digitaler elektronischer Geräte von großer Bedeutung. Wie bei Mikrocontrollern üblich, muss dem Mikrocontroller eine gleichmäßig geregelte Eingangsspannung zugeführt werden, damit er reibungslos funktioniert. Ein Spannungsregler befindet sich in elektronischen Geräten, die zur Aufrechterhaltung der Spannung der Stromquelle verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Spannung innerhalb geeigneter Grenzen bleibt. Dieser Artikel beschreibt die Typen von Spannungsreglern und Spannungsreglern der Serie Lm 340.

Spannungsregler

Was ist ein Spannungsregler?

Ein Spannungsregler ist eine elektrische oder elektronische Maschine, die die Spannung einer Stromquelle in geeigneten Grenzen hält. Der Spannungsregler soll die Spannungen innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs halten, der von einem elektrischen Gerät unter Verwendung dieser Spannung toleriert werden kann. Eine solche Vorrichtung wird üblicherweise in Kraftfahrzeugen aller Art verwendet, um eine gleiche Ausgangsspannung des Generators zur elektrischen Last sicherzustellen und um die Ladeanforderungen von sicherzustellen die Batterie . Spannungsregler werden auch in elektronischen Geräten verwendet, bei denen übermäßige Spannungsschwankungen nachteilig sein können.

IC-Spannungsregler

Spannungsregler der Serie LM340

Der Spannungsregler Die Verwendung des LM340-IC ist der am häufigsten verwendete Spannungsregler-IC. Eine eingebaute Referenzspannung ist im folgenden Blockdiagramm des LM340-IC dargestellt.

3 Klemmenspannungsregler

Vref fährt vom nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärker . Es gibt verschiedene Stufen der Spannungsverstärkung des hier verwendeten Operationsverstärkers. Diese hohe Verstärkung hilft dem Operationsverstärker, eine Fehlerspannung zwischen invertierenden und nicht invertierenden Klemmen auf nahezu Null aufzubauen. Somit ist der invertierende Eingangsanschlusswert ähnlich dem nicht invertierenden Anschluss Vref. Somit kann der durch den Potentialteiler fließende Strom wie folgt geschrieben werden

I = Vref / R2

Der Widerstand R2 ist, wie in der Abbildung gezeigt, keine äußere Komponente, die mit dem IC verbunden ist, sondern ein interner Widerstand, der vom Hersteller im Inneren des IC eingebaut wird. Aufgrund der obigen Bedingungen fließt der gleiche Strom durch den R1. Somit kann die Ausgangsspannung als geschrieben werden

Vout = Vref / R2 (R1 + R2)

Dies zeigt, dass der Ausgang des Reglers auch durch Setzen der gewünschten Werte für R1 und R2 gesteuert werden kann. Der IC verfügt über einen Serienpass-Transistor, der mehr als 1,5 A Laststrom verarbeiten kann, vorausgesetzt, dass ein ausreichender Wärmeableitungsgrad vorhanden ist.

LM 340

Wie andere ICs verfügt auch dieser IC über Optionen zum thermischen Abschalten und zur aktuellen Warnung. Die thermische Abschaltung ist eine Funktion, die den IC ausschaltet, sobald die Innentemperatur des IC über seinen voreingestellten Wert steigt. Dieser Temperaturanstieg kann hauptsächlich auf die übermäßige Außenspannung, Umgebungstemperatur oder sogar auf die Wärmeableitung zurückzuführen sein. Der voreingestellte Abschalttemperaturwert für den LM340 IC beträgt 175 ° C. Aufgrund der thermischen Abschaltung und Strombegrenzung sind die Geräte der LM 340-Serie nahezu unzerstörbar.

LM340-15 Schaltung

Das obige Diagramm zeigt die Anwendung des LM340 IC als Spannungsregler. Die Pins 1, 2 und 3 sind der Eingang, Ausgang und auch Masse.

Wenn zwischen dem IC und dem Filterkondensator der ungeregelten Stromversorgung ein beträchtlicher Abstand (in cm) besteht, besteht die Möglichkeit, dass unerwünschte Schwingungen innerhalb des IC aufgrund von Leitungsinduktivitäten innerhalb der Schaltung auftreten. Um diese unnötige Schwingung zu beseitigen, der Kondensator C1 muss wie in der Schaltung gezeigt platziert werden. Der Kondensator C2 wird manchmal verwendet, um die Übergangsreaktion der Schaltung zu entwickeln.

Jedes Gerät der LM 340-Serie benötigt einen minimalen Eingang der Spannung, der mindestens 2 bis 3 V über der geregelten Ausgangsspannung liegen sollte. Andernfalls wird die Regelung eingestellt. Darüber hinaus gibt es aufgrund übermäßiger Verlustleistung einen maximalen Spannungseingang.

Arten von Regulierungsbehörden

Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Spannungsreglern : - Linearer Spannungsregler und Schaltspannungsregler. In diesem Artikel wird nur der lineare Spannungsregler behandelt. Es gibt zwei Arten von linearen Spannungsreglern: Serie und Shunt.

Linearregler

Linearregler wirkt als Spannungsteiler . Im ohmschen Bereich wird ein FET verwendet. Die Widerstände des Spannungsreglers variieren mit der Last und führen zu einer konstanten Ausgangsspannung.

Vorteile des linearen Spannungsreglers

Gibt eine niedrige Welligkeitsspannung am Ausgang
Schnelle Reaktionszeit beim Laden oder Leitungswechsel
Geringe elektromagnetische Störungen und weniger Rauschen

Nachteile des linearen Spannungsreglers

Der Wirkungsgrad ist sehr gering
Benötigt einen großen Raumkühlkörper
Die Spannung über dem Eingang kann nicht erhöht werden

Spannungsregler der Serie

Ein Serienspannungsregler wird auch als Serienspannungsspannungsregler bezeichnet. Es wird ein variables Element verwendet, das sich in Reihe mit der Last befindet. Aufgrund der Unzuverlässigkeit der Widerstände im Serienelement kann die darüber abfallende Spannung variiert werden, um sicherzustellen, dass die Spannung an der Last konstant bleibt.

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Spannungsregler der Serie

Der Vorteil des Serienspannungsreglers besteht darin, dass die aufgenommene Strommenge von der Last effizient genutzt werden kann, obwohl ein Teil des Stroms von jeder an den Regler angeschlossenen Schaltung verbraucht würde. Im Gegensatz zum Shunt-Regler zieht der Serienregler auch dann nicht den vollen Strom, wenn die Last keinen Strom benötigt. Dadurch ist der Serienregler deutlich effizienter.

Shunt-Spannungsregler

Ein Shunt-Spannungsregler liefert einen Pfad von der Versorgungsspannung zur Erde über einen variablen Widerstand. Der Strom durch den Nebenschlussregler wird von der Last weggeleitet und fließt dann nutzlos zur Erde, wodurch diese Form im Allgemeinen weniger effizient ist als der Serienregler. Es ist jedoch einfacher und besteht manchmal aus einer Spannungsreferenzdiode, die in einer Schaltung mit sehr geringer Leistung verwendet wird, in der der verschwendete Strom zu klein ist, um von Belang zu sein. Diese Form ist sehr allgemein für Spannungsreferenzschaltungen. Ein Shunt-Regler kann normalerweise nur Strom aufnehmen (absorbieren).

Shunt-Spannungsregler

Anwendungen von Shunt-Reglern

Schaltnetzteile mit niedriger Ausgangsspannung
Stromquellen- und -senkenschaltungen
Fehlerverstärker
Die anpassbare Spannung oder Stromstärke linear und schaltend Netzteile
Spannungsüberwachung
Analoge und digitale Schaltungen, die Präzisionsreferenzen erfordern
Genauigkeitsstrombegrenzer

Hier geht es um Spannungsregler der Serie Lm340 und ihre Anwendungen. Wir glauben, dass die Informationen in diesem Artikel für Sie hilfreich sind, um dieses Konzept besser zu verstehen. Die IC-Regler der zweiten Generation sind Geräte mit drei Anschlüssen, die die Ausgangsspannung konstant halten können. Die LM340-Serie ist ein typischer Fall für IC-Regler der zweiten Generation. Die geregelten Spannungen der LM340-Serie liegen zwischen 5 und 24 V. Die LM340-Geräte umfassen Strombegrenzung und thermische Abschaltung. Wenn ein IC-Regler mehr als einige Zentimeter von der Versorgung entfernt ist, muss möglicherweise ein Bypass-Kondensator über den Reglereingang angeschlossen werden. Die Eingangsspannung eines LM340-Geräts sollte mindestens 2 oder 3 V höher sein als der geregelte Ausgang.

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