رگولاتور

رگولاتورها (Regulators) در الکترونیک، مدارهایی هستند که ولتاژ خروجی را به طور ثابت و در حد معینی نگه می‌دارند، حتی اگر ولتاژ ورودی یا بار خروجی تغییر کند. آنها نقش بسیار مهمی در تامین برق پایدار و قابل اعتماد برای مدارهای مختلف دارند. انواع مختلفی از رگولاتورها وجود دارد که می‌توان آنها را بر اساس چندین ویژگی دسته‌بندی کرد:

1. بر اساس نوع ولتاژ ورودی و خروجی:

   رگولاتورهای خطی (Linear Regulators): این رگولاتورها ولتاژ ورودی را با اتلاف انرژی به صورت گرما به ولتاژ خروجی مورد نظر تبدیل می‌کنند. سادگی طراحی و نویز کم از مزایای آنهاست، اما بازده انرژی پایینی دارند و در ولتاژهای ورودی بالا، اتلاف گرما زیاد می‌شود. یک مثال رایج، رگولاتورهای 78XX (مانند 7805 برای 5 ولت) و 79XX (برای ولتاژهای منفی) هستند.

   رگولاتورهای سوئیچینگ (Switching Regulators): این رگولاتورها با استفاده از تکنیک سوئیچینگ (قطع و وصل سریع) ولتاژ ورودی را به ولتاژ خروجی مورد نظر تبدیل می‌کنند. بازده انرژی بالایی دارند و در ولتاژهای ورودی بالا، اتلاف گرما بسیار کمتر است. اما پیچیدگی طراحی و ایجاد نویز بیشتر از معایب آنهاست. مثال‌های رایج شامل رگولاتورهای buck، boost و buck-boost هستند. تراشه‌های IC مانند LM2596 (buck converter) نمونه‌هایی از این دسته هستند.

2. بر اساس نوع خروجی:

   رگولاتورهای ولتاژ ثابت (Fixed Voltage Regulators): ولتاژ خروجی ثابت و از پیش تعیین شده‌ای دارند (مانند 7805).

   رگولاتورهای ولتاژ قابل تنظیم (Adjustable Voltage Regulators): ولتاژ خروجی آنها با استفاده از مقاومت‌های خارجی قابل تنظیم است (مانند LM317).

3. بر اساس تکنولوژی ساخت:

   رگولاتورهای مبتنی بر ترانزیستورهای دو قطبی (Bipolar Junction Transistors - BJTs):

   رگولاتورهای مبتنی بر ترانزیستورهای اثر میدان (Field-Effect Transistors - FETs):

ویژگی‌های مهم رگولاتورها:

ولتاژ ورودی (Input Voltage): دامنه ولتاژهای ورودی که رگولاتور می‌تواند تحمل کند.

ولتاژ خروجی (Output Voltage): ولتاژی که رگولاتور ارائه می‌دهد.

جریان خروجی (Output Current): حداکثر جریانی که رگولاتور می‌تواند تامین کند.

ریپل (Ripple): نوسانات کوچک ولتاژ خروجی.

بازده (Efficiency): درصد انرژی ورودی که به صورت انرژی خروجی مفید تبدیل می‌شود.

حفاظت از مدار (Protection): ویژگی‌هایی مانند حفاظت در برابر اتصال کوتاه، اضافه بار و اضافه ولتاژ.

انتخاب رگولاتور مناسب به عوامل مختلفی از جمله ولتاژ و جریان مورد نیاز مدار، بازده انرژی مورد انتظار، میزان نویز مجاز و هزینه بستگی دارد. رگولاتورهای خطی برای کاربردهای کم توان و نویز پایین مناسب هستند، در حالی که رگولاتورهای سوئیچینگ برای کاربردهای با توان بالا و بازده انرژی بالا ترجیح داده می‌شوند.