Types, utilisations et conseils pour choisir les régulateurs de tension

Un régulateur de tension fait partie qui maintient la tension stable dans un circuit.Cela aide vos appareils à fonctionner en toute sécurité, même si la puissance change.Dans cet article, vous apprendrez ce qu'un régulateur de tension fait, les différents types, où ils sont utilisés et comment choisir le bon.

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Présentation du régulateur de tension

Un régulateur de tension est un appareil ou un circuit conçu pour maintenir la tension de sortie stable, même lorsque la tension d'entrée ou les conditions de charge changent.Sans réglementation, les circuits sensibles pourraient souffrir de surchauffe, de perte de données ou de défaillances inattendues.En maintenant une tension cohérente, ces régulateurs prennent en charge une durée de vie plus longue et un fonctionnement plus fiable.

Diagramme du circuit des régulateurs de tension

Figure 1: Diagramme du circuit des régulateurs de tension

Ce diagramme de circuit montre comment un régulateur de tension fonctionne pour donner une tension stable.Sur le côté gauche, la puissance est disponible aux points A et B. Ceci est appelé l'entrée non réglementée, ce qui signifie que la tension pourrait ne pas être très stable.Un CIN étiqueté par condensateur est placé juste après l'entrée pour aider à lisser les petites modifications ou le bruit dans la tension.

La tension entre ensuite dans le bloc de régulateur de tension.Cette partie a trois épingles: in, Out et Ground.La broche d'entrée prend la tension, la broche de terre se connecte à la ligne commune (b), et la broche de sortie envoie la nouvelle tension stable.

Une fois la tension contrôlée, elle passe par un autre condensateur appelé cout.Celui-ci aide à maintenir la tension de sortie en douceur et stable, surtout si le dispositif connecté modifie soudainement la puissance dont il a besoin.La tension propre et stable sort des points C et B, prête à être utilisée par d'autres parties d'un circuit.

Différents types de régulateurs de tension

Figure 2: régulateurs de tension linéaire

Régulateurs de tension linéaire

Les régulateurs de tension linéaire fonctionnent en réduisant la tension d'entrée à une tension de sortie régulière inférieure en utilisant une méthode résistive.Ils sont faciles à utiliser et fournissent une sortie lisse et sans bruit, ce qui est utile dans les appareils électroniques sensibles.Ils ne sont pas très efficaces car la tension supplémentaire est transformée en chaleur.Ces régulateurs sont utilisés dans les systèmes audio, les circuits analogiques et les petits projets basés sur un microcontrôleur où le bruit doit être minimisé.

Parmi les régulateurs linéaires, le L78L05 est un régulateur 5V fixe largement reconnu connu pour sa simplicité et sa fiabilité.Il fournit jusqu'à 100 mA de courant de sortie et est souvent utilisé dans des applications de faible puissance telles que les cartes de microcontrôleur, les capteurs et autres dispositifs logiques 5V.

Figure 3: régulateurs de tension de commutation

Régulateurs de tension de commutation

Les régulateurs de tension de commutation utilisent des commutateurs à grande vitesse, ainsi que des inductances ou des condensateurs, pour convertir efficacement les tensions.Ils ne gaspillent pas autant de puissance que la chaleur, ce qui les rend beaucoup plus efficaces que les types linéaires.Ces régulateurs sont les meilleurs pour les applications qui ont besoin de plus de courant ou où la puissance de sauvegarde est importante, comme dans les ordinateurs, les smartphones et les systèmes d'éclairage LED.

Figure 4: régulateurs de Buck (interrompus)

RÉGULATEURS DE BUCH (interrompus)

Un régulateur de buck prend une tension d'entrée plus élevée et la réduit à une tension de sortie inférieure.Il le fait efficacement en allumant et en éteignant et en stockant l'énergie dans les champs magnétiques.Ce type de régulateur est souvent utilisé dans des situations où la puissance d'entrée est de 12 V ou plus, et la sortie doit être de 5 V ou 3,3 V, comme dans l'électronique numérique ou les systèmes embarqués.

Figure 5: Boost les régulateurs (Step-Up)

Boost les régulateurs (Step-Up)

Les régulateurs de boost sont conçus pour augmenter une tension d'entrée inférieure à une tension de sortie plus élevée.Ils stockent de l'énergie lorsqu'ils sont allumés et les relâchent à une tension plus élevée lorsqu'ils sont éteints.Ceux-ci sont utiles dans les appareils alimentés par batterie où la tension d'alimentation tombe en dessous de ce que le circuit doit fonctionner, comme dans l'électronique à main ou les lampes de poche LED.

Figure 6: régulateurs Buck-Boost

RÉGULATEURS DE BUCH-BOOST

Les régulateurs Buck-Boost peuvent à la fois augmenter et abaisser la tension d'entrée en fonction des conditions.Cela les rend très flexibles dans les situations où la tension d'entrée peut varier au-dessus ou en dessous de la tension de sortie requise.Ils sont utiles dans les systèmes à batterie où la tension de la batterie change pendant l'utilisation, mais une sortie constante est toujours nécessaire.

Figure 7: RÉGULATEURS DE LOBS INDUCTION (LDOS)

RÉGULATEURS À LOW-DROPOUT (LDOS)

Les régulateurs à faible décrochage sont un type spécial de régulateur linéaire qui peut fonctionner même lorsque la tension d'entrée n'est que légèrement supérieure à la tension de sortie.Ils sont utiles lorsque seule une petite différence de tension existe entre l'entrée et la sortie, aidant à réduire la perte de puissance et la chaleur.Les LDO sont souvent utilisés dans les appareils mobiles et les circuits numériques à basse tension.

Différences techniques entre les régulateurs de tension

Taper	Tension de sortie	Efficacité	Génération de chaleur	Complexité	Plage de tension d'application	Composants
Régulateur linéaire	Fixe ou réglable	Faible (30–60%)	Haut	Simple	Faible à modéré	Résistances, transistor pass
Régulateur de commutation	Fixe ou réglable	Élevé (70–95%)	Faible	Complexe	Bas à haut	Inductance, diode, commutateur, IC
Régulateur de buck	De la débarquement uniquement	Élevé (80–95%)	Faible	Modéré	Modéré à élevé	Inducteur, condensateur, commutateur
Booster le régulateur	Step-up uniquement	Modéré	Faible	Modéré	Faible à modéré	Inducteur, diode, commutateur
Régulateur de buck-boost	Step-up ou déversement	Modéré (60–85%)	Modéré	Complexe	Variations d'entrée larges	Inducteur, diode, commutateur
Régulateur LDO	Low Dropout (Vin - Vin-Vout)	Faible	Modéré	Simple	Applications de faible différence	Élément de passe, ampli d'erreur
Régulateur réglable	Sortie définie par l'utilisateur	Dépend du type	Dépend du type	Simple à complexe	Varie avec la conception	Résistances externes, régulateur IC

Application d'un régulateur de tension

Circuits d'alimentation

Les régulateurs de tension sont largement utilisés dans les alimentations pour garantir que les appareils électroniques reçoivent une tension stable et sûre, même si la puissance d'entrée change.

Appareils à batterie

Dans les gadgets comme les téléphones mobiles, les tablettes et les caméras, les régulateurs aident à maintenir une tension constante car la batterie s'écoule au fil du temps.

Systèmes embarqués

Les microcontrôleurs et les circuits numériques ont besoin d'une tension stable pour fonctionner correctement.Les régulateurs fournissent cette tension fiable, souvent dans des niveaux de 3,3 V ou 5 V.

Équipement de communication

Des dispositifs comme les routeurs, les radios et les émetteurs utilisent des régulateurs de tension pour éviter les problèmes de signal causés par une puissance instable.

Électronique automobile

Les voitures utilisent des régulateurs de tension pour maintenir l'électronique comme les affichages de tableau de bord, les capteurs et les systèmes d'infodivertissement en douceur malgré les changements de tension par rapport à l'alternateur.

Automatisation industrielle

Dans les machines d'usine et les systèmes de contrôle, les régulateurs de tension sont utilisés pour protéger et stabiliser les commandes et les capteurs électroniques.

Systèmes d'énergie renouvelable

Les panneaux solaires et les éoliennes utilisent souvent des régulateurs de tension pour gérer les entrées fluctuantes et fournir une sortie régulière pour les batteries ou l'équipement connecté.

Équipement audio et vidéo

Les régulateurs de tension aident à réduire le bruit et à maintenir les performances dans les amplificateurs, les mélangeurs et autres systèmes A / V.

Matériel informatique

Dans les ordinateurs, les régulateurs de tension garantissent que les processeurs, les RAM et les cartes graphiques obtiennent la tension correcte pour des performances fiables et efficaces.

Dispositifs médicaux

Les outils médicaux et l'équipement de surveillance nécessitent une tension stable pour fonctionner en toute sécurité, faisant des régulateurs de tension un composant clé de leurs systèmes d'alimentation.

Caractéristiques spéciales dans les régulateurs de tension moderne

Protection contre les surintensités

Cette fonction limite automatiquement le courant s'il va au-delà des niveaux sûrs, contribuant à prévenir les dommages au régulateur et aux composants connectés.

Arrêt thermique

Lorsque le régulateur devient trop chaud, cette fonction la ferme pour arrêter la surchauffe et éviter la défaillance ou le risque d'incendie.

Protection de court-circuit

Si la sortie se connecte accidentellement directement à la terre, le régulateur le détecte et cesse de fournir de la puissance pour éviter les dommages.

Fonction de démarrage en douceur

Cela augmente progressivement la tension de sortie lorsque la puissance est activée, réduisant la contrainte sur les composants et empêchant des surtensions de puissance soudaines.

Courant de repos faible

Certains régulateurs modernes utilisent très peu de puissance lorsque la charge est légère ou éteinte, ce qui les rend idéales pour les conceptions d'économie d'énergie et les appareils alimentés par batterie.

Télédétection

Cela permet au régulateur de surveiller la tension à l'extrémité de charge, pas seulement à sa sortie, et de régler au besoin pour maintenir la tension stable.

Activer / arrêter la broche

De nombreux régulateurs ont désormais une broche de commande qui permet aux utilisateurs d'activer ou de désactiver la sortie avec un signal, utile pour l'économie d'énergie ou le séquençage.

Sortie réglable

Certains régulateurs sont livrés avec des options intégrées pour ajuster la tension de sortie à l'aide de résistances externes, ce qui donne plus de flexibilité dans la conception du circuit.

Basse tension de dépôt

Les régulateurs modernes à faible décrochage (LDOS) peuvent toujours réguler correctement même lorsque la tension d'entrée est très proche de la sortie, ce qui contribue à réduire la perte de puissance.

Réduction EMI intégrée

Certains régulateurs de commutation comprennent des conceptions ou des filtres spéciaux pour réduire les interférences électromagnétiques, ce qui aide à des environnements sensibles ou bruyants.

Conseils sur le choix du bon régulateur de tension

• Vérifiez la tension qui entre dans votre circuit et la tension dont vous avez besoin.Le régulateur doit correspondre aux deux.

• Regardez le courant que votre appareil ou votre circuit utilisera.Le régulateur doit être en mesure de gérer ce montant sans surchauffe.

• Si la sauvegarde de l'énergie est basique, un régulateur de commutation est un meilleur choix car il gaspille moins de puissance.

• Pour les circuits qui nécessitent un faible bruit ou qui sont très simples, les régulateurs linéaires sont plus faciles à utiliser et à bien fonctionner.

• Si votre tension d'entrée est juste un peu plus élevée que la sortie, optez pour un régulateur de dépôt bas (LDO) pour éviter de gaspiller trop de puissance.

• Choisissez un régulateur réglable si vous avez besoin de définir une tension de sortie spécifique ou si vous avez besoin de le modifier plus tard.

• Pensez à la chaleur.Si le régulateur devient chaud pendant l'utilisation, il peut avoir besoin d'un dissipateur de chaleur ou d'un meilleur refroidissement.

• Assurez-vous que le régulateur n'est pas trop grand ou trop cher pour votre projet si vous avez un espace ou un budget limité.

• Vérifiez si le régulateur maintient la sortie propre avec une ondulation faible ou un bruit pour les dispositifs sensibles.

• Il est également bon d'en choisir un avec des caractéristiques de sécurité comme la protection contre trop de courant ou de surchauffe.

Conclusion

Les régulateurs de tension sont importants pour maintenir la puissance stable dans les appareils électroniques.Ils aident à prévenir les dommages et à s'assurer que tout fonctionne bien.Avec différents types et fonctionnalités disponibles, ils peuvent être utilisés dans de nombreux systèmes, des petits gadgets aux grandes machines.