تنظیم کننده ولتاژ یا تنظیم کننده ولتاژ بازخورد سیستمی است که برای ثابت نگه داشتن سطح ولتاژ طراحی شده است. تنظیم کننده ولتاژ می تواند از یک طراحی جلوی ساده استفاده کند یا یک مدار بازخورد منفی را وارد مدار خود کند. همچنین می توان از مکانیزم های الکترومکانیکی یا عناصر الکتریکی برای تنظیم کننده ولتاژ استفاده کرد. بسته به نوع طراحی ، تنظیم کننده ولتاژ می تواند یک یا دو ولتاژ DC یا AC را تنظیم کند.
تنظیم کننده ولتاژ الکترونیکی در دستگاه های مختلفی از جمله منبع تغذیه کامپیوتر استفاده می شود. در این حالت ، ولتاژهای DC در پردازنده و سایر قطعات توسط تنظیم کننده تنظیم می شوند. در دینامیک خودرو ، تنظیم کننده های ولتاژ نیز ولتاژ خروجی را کنترل می کنند. در سیستم توزیع برق ، تنظیم کننده های ولتاژ در پستها یا روی خطوط توزیع نصب می شوند ، به طوری که همه مشترکین ، صرف نظر از توان خروجی از خط ، مقدار ولتاژ ثابت را دریافت می کنند. در این مقاله ، ما انواع مختلفی از مدارها را ایجاد کرده ایم که ولتاژ بازخورد را با استفاده از تقویت کننده نرم افزار و نحوه کار آنها تنظیم می کنند. انواع دیگر تنظیم کننده های ولتاژ در مقاله های جداگانه مورد بحث قرار خواهد گرفت.
تنظیم بار
با تغییر ولتاژ DC ، یک مدار الکترونیکی به نام تنظیم کننده ولتاژ یا تنظیم کننده ولتاژ سطح ولتاژ خروجی را ثابت نگه می دارد. نمایش این چرخه در تصویر زیر نشان داده شده است.
تنظیم خط را می توان به عنوان درصد تغییر در ولتاژ خروجی برای هر تغییر در ولتاژ ورودی خط تعریف کرد. وقتی محدوده ای از مقادیر ولتاژ ورودی داشته باشیم ، تنظیم کننده خطی به صورت زیر محاسبه می شود:
وقتی مقدار جریان عبوری از این بار به دلیل مقاومت بار متغیر تغییر می کند ، وظیفه تنظیم کننده ولتاژ حفظ سطح ولتاژ در یک سطح ثابت در دو انتهای بار است. در تصویر زیر نمودار تنظیم بارداری را مشاهده می کنید.
همانطور که از تصویر بالا مشخص است ، هرگونه تغییر در جریان بار تاثیری در ولتاژ خروجی تنظیم کننده ندارد.
تنظیم بار را می توان به صورت درصد تغییر ولتاژ خروجی از تغییرات جریان بار تعریف کرد. یک روش برای بیان تنظیم کننده بار به عنوان تغییر درصد ولتاژ خروجی ، از بار خالی به بار کامل است. طبق این تعریف ، درصد تنظیم کننده بارداری به شرح زیر محاسبه می شود:
روش دیگر برای تعیین تنظیم کننده بار بیان بر اساس درصد تغییر در ولتاژ خروجی در هر میلی آمپر تغییر در جریان بار است. به عنوان مثال ، تنظیم بار 0.01 میلی متر در متر به این معنی است که وقتی جریان بار 1 میلی آمپر افزایش یا کاهش یابد ، ولتاژ خروجی 01/0٪ تغییر می کند.
گاهی اوقات سازنده نیروگاه به جای تنظیم تنظیم بار ، مقدار ROUTROUT را برای منبع تغذیه تعیین می کند. در مورد مدار سهموی Tonon ، با این واقعیت سر و کار داریم که برای هر مدار خطی دو طرفه یا دو پورت می توان یک مدار سهموی به نام مدار سهموی Tonen ترسیم کرد. شکل زیر یک مدار مقاومت معادل با مقاومت مقاومت در برابر بار را نشان می دهد.
ولتاژ بار برابر با ولتاژ آماده به کار (VNLVNL) و مقاومت بار برابر با مقدار امپدانس خروجی مشخص شده (ROUTROUT) است. در حالت ایده آل ، مقدار مقاومت خروجی 0٪ با تنظیم بار صفر مطابقت دارد. اما در عمل مقاومت خروجی منبع تغذیه کم است و کاملاً صفر نخواهد بود. مقدار ولتاژ خروجی را می توان با استفاده از فرمول تقسیم ولتاژ با استفاده از معادله ولتاژ زیر محاسبه کرد:
تنظیم کننده ولتاژ سریال
تنظیم کننده مدار نوعی تنظیم کننده ولتاژ است که در آن کنترل به صورت سری با بار خروجی قرار می گیرد. نمودار سه طرفه تنظیم کننده ولتاژ را می توانید با نمودار بلوکی تصویر زیر مشاهده کنید.
نمودار بلوکی در بالا عناصر اصلی ترتیب سنج را نشان می دهد. به طور معمول ، یک آشکارساز خطا یک تقویت کننده عملیاتی یا تقویت کننده نرم افزار است که به عنوان یک مقایسه کننده عمل می کند. این تنظیم کننده همچنین از ترانزیستورهای قدرت به عنوان کنترل استفاده می کند. ردیاب مدار نمونه ای از محصول را با مقدار مرجع ولتاژ مقایسه می کند و جز compensation جبران کننده مورد نیاز را فراهم می کند. به عبارت دیگر ، با استفاده از مقدار خطای دریافتی و جبران آن ، می توان ولتاژ خروجی را در یک سطح ثابت حفظ کرد.
فرایند سازمانی
نمودار مدار از آمپلی فایر در شکل زیر نشان داده شده است.
در این بخش می خواهیم عملکرد این بخش را توضیح دهیم. مدار تقسیم ولتاژ مقاومت ، که از مقاومت های R2R2 و R3R3 تشکیل شده است ، هر تغییر را اندازه گیری می کند

تنظیم کننده ولتاژ یا تنظیم کننده ولتاژ بازخورد سیستمی است که برای حفظ سطح ولتاژ ثابت طراحی شده است. یک تنظیم کننده ولتاژ ممکن است از یک برنامه ریزی ساده رو به جلو استفاده کند یا یک مدار بازخورد منفی را در مدار خود قرار دهد. همچنین می توانید ولتاژ را با استفاده از مکانیزم الکترومکانیکی یا عناصر الکتریکی تنظیم کنید. بسته به نوع طراحی ، یک تنظیم کننده ولتاژ می تواند یک یا دو ولتاژ یا ولتاژ AC را تعیین کند.

تنظیم کننده ولتاژ الکترونیکی در دستگاه های مختلفی از جمله منبع تغذیه رایانه استفاده می شود. در این حالت ولتاژهای DC در پردازنده و سایر قسمت ها توسط تنظیم کننده تنظیم و تنظیم می شوند. در دینامیک خودروها ، تنظیم کننده ولتاژ ولتاژ خروجی را نیز کنترل می کند. یک سیستم توزیع برق دارای یک تنظیم کننده ولتاژ است که در ایستگاه های فرعی یا در امتداد خطوط توزیع نصب شده است به گونه ای که تمام مشترکین بدون توجه به وزن خط ، مقدار ولتاژ ثابت دریافت می کنند. در این مقاله ، انواع مختلفی از مدارهایی را تنظیم می کنیم که ولتاژ بازخورد را از طریق یک تقویت کننده برنامه و نحوه عملکرد آنها تنظیم می کنند. انواع دیگر تنظیم کننده استرس در مقالات جداگانه مورد بحث قرار خواهد گرفت.

تنظیم بار

هنگامی که ولتاژ ورودی DC تغییر می کند ، یک مدار الکترونیکی به نام تنظیم کننده ولتاژ یا تنظیم کننده ولتاژ خروجی را ثابت نگه می دارد. نمای این دایره در تصویر زیر نشان داده شده است.

تنظیم خط می تواند به عنوان درصد تغییر ولتاژ خروجی برای هر تغییر ولتاژ خط ورودی تعریف شود. هنگام تغییر دامنه مقادیر ولتاژ ورودی ، یک تنظیم کننده خط به صورت درصدی به شرح زیر محاسبه می شود:

هنگامی که مقدار جریان عبور از همان بار به دلیل مقاومت در برابر بار متغیر باشد ، عملکرد تنظیم کننده ولتاژ حفظ سطح ولتاژ در هر دو انتهای بار در سطح ثابت است. تصویر زیر یک طرح تنظیم کننده بار را نشان می دهد.

همانطور که در تصویر بالا مشاهده می کنید ، هرگونه تغییر در جریان بار ، تأثیر کمی بر ولتاژ خروجی تنظیم کننده دارد.

تنظیم بار را می توان به عنوان درصد تغییر در ولتاژ خروجی برای تغییرات در جریان بار تعریف کرد. یک راه برای بیان تنظیم کننده بار به عنوان درصد تغییر در ولتاژ خروجی ، بین بار بدون بار کامل است. براساس این تعریف ، درصد تنظیم کننده بار به شرح زیر محاسبه می شود:

روش دیگر برای تعریف رگولاتور بار بیان آن بر اساس درصد تغییر ولتاژ خروجی به تغییر میلی متر در جریان بار است. به عنوان مثال ، تنظیم بار 0.01 میلی متر در متر به این معنی است که با افزایش جریان 1 میلی آمپر یا کاهش ، ولتاژ خروجی 0.01٪ تغییر می کند.

بعضی اوقات سازنده نیروگاه به جای تنظیم تنظیم بار ، مقدار مقاومت در برابر خروجی (ROUTROUT) منبع تغذیه را تعیین می کند. در مورد مدار تون موازی ، به این واقعیت رسیدگی می کنیم که برای هر مدار خطی دو ترمینال یا دو لایه ، می توانیم یک مدار معادل با نام مدار معادل برای تونر بکشیم. تصویر زیر یک مدار مطابق با گیرنده با پخش کننده مقاومت در برابر بار را نشان می دهد.

ولتاژ تن برابر است با ولتاژ حالت آماده به کار (VNLVNL) و مقاومت تن برابر است با مقدار مشخص شده مقاومت خروجی (ROUTROUT). در حالت ایده آل ، مقدار مقاومت خروجی متناسب با تنظیم بار 0٪ صفر در نظر گرفته می شود. اما در عمل میزان مقاومت در برابر خروجی منبع تغذیه اندک است و هرگز کاملاً صفر نخواهد بود. مقدار ولتاژ خروجی را می توان با استفاده از معادله توزیع ولتاژ با استفاده از معادله ولتاژ زیر محاسبه کرد:

تنظیم کننده ولتاژ سریال

تنظیم کننده سری نوعی تنظیم کننده ولتاژ است که عنصر کنترل به صورت سری با بار خروجی در آن قرار می گیرد. نمودار تصویر تنظیم کننده ولتاژ سه ترمینال با نمودار بلوک را در تصویر زیر مشاهده می کنید.

در نمودار بالا ، عناصر اصلی تنظیم کننده سری نمایش داده شده است. آشکارسازهای خطا معمولاً یک تقویت کننده عملیاتی یا تقویت کننده برنامه هستند که به عنوان یک مقایسه کننده کار می کنند. در این تنظیم کننده از ترانزیستورهای برق نیز به عنوان عناصر کنترل استفاده می شود. مدار آشکارساز خطا نمونه خروجی را با مقدار ولتاژ مرجع مقایسه می کند و عنصر مورد نیاز برای جبران را فراهم می کند. به عبارت دیگر ، با استفاده از مقدار خطای حاصله و جبران آن می توان ولتاژ خروجی را در سطح ثابت حفظ کرد.

روند نظارتی

مدار تنظیم کننده سری تقویت کننده در تصویر زیر نشان داده شده است.

در این بخش می خواهیم عملکرد این مدار را توضیح دهیم. مدار پارتیشن مقاومت ، متشکل از مقاومتهای R2R2 و R3R3 ، هرگونه تغییر در ولتاژ خروجی را اندازه گیری می کند. هنگامی که VINVIN کاهش می یابد یا جریان بار ILIL به دلیل کاهش RLRL افزایش می یابد ، مقدار ولتاژ وارد شده به ورودی های مخالف برنامه آمپر کاهش می یابد و از این طریق ولتاژ خروجی به طور متناسب کاهش می یابد و بدین ترتیب ولتاژ خروجی کاهش می یابد.

از آنجا که دیود Zener D1D1 ورودی های تقویت کننده برنامه را تقریباً در ولتاژ مرجع (VREFVREF) تقریباً ثابت نگه می دارد ، یک ولتاژ اختلاف کوچک به نام ولتاژ خطا در ورودی های تقویت کننده برنامه ایجاد می شود. این ولتاژ خطا افزایش یافته و در نتیجه ولتاژ خروجی تقویت کننده برنامه یعنی VBVB افزایش می یابد. افزایش خروجی بر اساس Q1Q1 اعمال می شود و باعث افزایش ولتاژ ولتاژ (VOUTVOUT) می شود. این روند تا زمانی که ولتاژ ورودی مخالف دوباره برابر با ولتاژ مرجع باشد ، ادامه می یابد.