امروزه رگولاتور خطی، عنصر پایه اکثر منابع تغذیه استفاده شده در مدارات الکترونیکی است. آی‌سی‌های رگولاتور خطی به سادگی قابل استفاده و ارزان قیمت هستند. در ادامه به بررسی معیارهای لازم برای انتخاب یک رگولاتور خطی مناسب خواهیم پرداخت.
انتخاب بهترین رگولاتور
برای انتخاب یک رگولاتور خطی مناسب، معیارهایی خاصی همچون:
- حداکثر جریان بار
- نوع منبع ولتاژ ورودی (باتری یا شبکه)
- دقت ولتاژ خروجی (تلورانس)
- جریان سکون (Quiescent (Idling) current)
- ویژگی‌های خاص ( پین خاموشی، پرچم خطا (Error flag) و …)
باید در نظر گرفته شود. در ادامه به تشریح این معیارها می‌پردازیم.
حداکثر جریان بار
در هنگام انتخاب رگولاتور، باید حداکثر جریان را مد نظر قرار داد. جریان بار برای یک رگولاتور یا به صورت مقداری مستقل یا مقداری وابسته به اختلاف ولتاژ بین ورودی و خروجی است.
اگر عملکرد سیستم باید قابل اطمینان باشد، رگولاتور انتخاب شده باید قادر به تامین بار در بدترین شرایط باشد.
نوع منبع ولتاژ ورودی
نوع منبع تغذیه ورودی تاثیر زیادی بر نوع رگولاتور انتخابی دارد.
1.باتری: در این نوع از دستگاه‌ها، رگولاتورهای LDO بهترین انتخاب‌اند. زیرا از ولتاژ ورودی به طور کامل استفاده می‌کنند.
به عنوان مثال، یک باتری اسید-سرب 6 ولتی، هنگامی که شارژ کامل باشد، ولتاژ خروجی حدود 3/6 ولت و در حالت تخلیه حدود 5/5 ولت، ولتاژ دارد. اگر طراح بخواهد یک تغذیه ثابت 5 ولت داشته باشد، به یک رگولاتور LDO نیاز دارد ( زیرا حداکثر اختلاف ولتاژی که داریم حدود 5/0 تا 3/1 ولت است).
2. برق AC (شبکه): اگر یک ولتاژ AC را یکسو کرده و به ولتاژ DC تبدیل کنیم، ولتاژ dropout اهمیت چندانی ندارد، چون در تامین ورودی لازم محدودیتی نداریم.
در این نوع دستگاه‌ها، رگولاتورهای استاندارد انتخابی اقتصادی هستند و جریان بار بیشتری تامین می‌کنند. با این حال، به خاطر برخی ویژگی‌های جانبی و دقت بهتر رگولاتورهای جدید LDO، استفاده از LDO ها بهتر است.
دقت ولتاژ خروجی
رگولاتورهای خطی معمولی، ولتاژ خروجی با دقت 5% دارند. این دقت برای اکثر مصارف قابل قبول است.
رگولاتورهای جدیدی به بازار آمده‌اند که دقت خروجی خوبی ( بهتر از 2%) دارند و توسط فرآیندهای ترمیم لیزری به این دقت رسیده‌اند. همچنین برخی رگولاتورها ویژگی‌های جداگانه‌ای دارند که دمای اتاق یا حداکثر دمای کاری و بار کامل یا بار سبک را در بر می‌گیرند.
جریان سکون
جریان سکون جریانی است که رگولاتور در حالت بی‌باری می‌کشد و این ویژگی مهم و حیاتی برای مصارف مبتنی بر باتری است.
در برخی کاربردها، رگولاتور بیشتر مواقع در حالت به باری یا خاموشی به سر می‌برد و در صورت خرابی رگولاتور اصلی به تغذیه بار می‌پردازد. در این حالت‌ها، جریان سکون عمر باتری‌ها را مشخص می‌کند.
بسیاری از رگولاتورهای LDO جدید برای جریان سکون کم، بهینه شده‌اند ( حدود 75 تا 150 میکرو آمپر) و نسبت به رگولاتورهای معمولی که چندین میلی‌آمپر مصرف می‌کنند، اصلاح یافته‌ترند.
ویژگی‌های خاص
بسیاری از رگولاتورهای LDO ویژگی‌هایی ارائه می‌دهند که دست طراح را برای طراحی باز می‌کنند:
خاموشی: پایه خاموشی رگولاتور این امکان را می‌دهد تا رگولاتور توسط یک گیت منطقی یا میکروکنترلر خاموش شود. همچنین در کاربردهای Snap-ON/Snap-OFF نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد تا در صورت افت ولتاژ باتری، رگولاتور خاموش شود.
حفاظت تخلیه بار: رگولاتورهای استفاده شده در مدارات خودروها، نیاز به یک حفاظت داخلی در برابر ولتاژ گذرای بالا دارند. در این موارد رگولاتور هنگام مواجهه با ولتاژ گذرای بالا خاموش شده و پس تمام شدن این ولتاژ گذرا دوباره روشن می‌شود.
حفاظت در برابر ولتاژ ورودی معکوس: این ویژگی از آسیب رسیدن به رگولاتور هنگامی که کاربر قطب‌های باتری را اشتباه وصل می‌کند، جلوگیری می‌کند.
پرچم خطا: این پرچم به منظور اعلان یا کنترل مدارات به کار می‌رود تا هشدار دهد ولتاژ خروجی افتی بیش از 5% ولتاژ نامی داشته است. این هشدار از آن جهت مورد استفاده قرار می‌گیرد تا کنترل‌کننده را آگاه سازد افت ولتاژی رخ داده و سبب اختلال در کار CPU یا مدارات منطقی مربوطه خواهد شد.
منبع:
Linear and switching voltage regulator fundamental part 1 [online]. Available: http://www.ti.com/lit/an/snva558/snva558.pdf
