science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Spanningsregelaar: Theory of Operation

Een spanningsregelaar is een apparaat dat een relatief constante uitgangsspanning behoudt, ook al is de ingangsspanning zeer variabel. Er zijn verschillende soorten spanningsregelaars op basis van de specifieke methode die ze gebruiken om de spanning in een circuit te regelen. In het algemeen functioneert een spanningsregelaar door zijn uitgangsspanning te vergelijken met een vaste referentie en dit verschil te minimaliseren met een negatieve feedbacklus.

Passieve regelaars

Passieve spanningsregelaars zijn een zeer eenvoudig ontwerp dat kan alleen worden gebruikt als de ingangsspanning altijd groter is dan de uitgangsspanning. Het bevat een weerstand die de uitgangsspanning tot het gewenste niveau verlaagt. De weerstand dumpt gewoon de overtollige spanning als warmte. Circuits die een verhoging van de spanning vereisen, hebben een actieve spanningsregelaar nodig.

Basisbediening

Een basisspanningsregelaar is gebaseerd op een eenvoudig elektromechanisch ontwerp. Een op het circuit aangesloten draad is opgerold zodat deze een elektromagneet vormt. Naarmate de spanning in het circuit toeneemt, neemt ook de sterkte van de elektromagneet toe. Hierdoor beweegt een ijzeren kern naar de elektromagneet die is aangesloten op een aan /uit-schakelaar. Wanneer de bewegende magneet aan de schakelaar trekt, verlaagt deze de spanning in het circuit.

Negatieve feedbacklus

De ijzeren kern wordt met enige kracht tegengehouden door de elektromagneet, zoals een veer of zwaartekracht . Wanneer de spanning in het circuit afneemt, wordt de elektromagneet zwakker. Hierdoor kan de ijzeren kern teruggaan naar zijn rustpositie, waardoor de schakelaar weer wordt ingeschakeld en de spanning van het circuit toeneemt. Dit levert een negatieve feedbacklus op, wat betekent dat de spanningsregelaar de spanning verlaagt wanneer deze te hoog is en de spanning verhoogt wanneer deze te laag is.

Toenemende gevoeligheid

De gevoeligheid van een spanningsregelaar kan zijn aanzienlijk verhoogd met een ontwerp dat de ijzeren kern in staat stelt langs een reeks weerstanden of wikkelingen te bewegen. Naarmate de positie van de ijzeren kern verandert, komt deze in contact met het circuit op verschillende punten, wat de spanning van het circuit naar behoefte verandert. Met dit ontwerp kan de spanningsregelaar reageren op zeer kleine veranderingen in de spanning van het circuit.

Specifieke typen

Een netregelaar is een specifiekere term voor een apparaat dat de spanning op een wisselstroomvoeding regelt. distributielijn. Een wisselspanningsstabilisator gebruikt typisch een continu variabele autotransformator om de hoofdspanning in een huis te regelen. Een DC-spanningsstabilisator regelt vaak de onbewerkte spanning van een accu door een shunt te gebruiken die alleen elektriciteit geleidt op een specifieke spanning