رگولاتور

رگولاتور

در اکثر مدار ها و دستگاههای الکترونیکی , برای تامین توان مصرفی خود سیستم , به منابع تغذیه نیازمندیم.
منابع تغذیه ولتاژ dc مورد نیاز را, از برق شهر تهیه میکنند ,اما اگر جریان بار و یا ولتاژ برق شهر تغییر کند , ولتاژ خروجی منبع تغذیه نیز تغییر میکنند.
این اشکال در وسایل حساس مانند وسایل آزمایشگاهی و کامپیوتر باعث ایجاد خطا و یا خرابی میشود.برای رفع این اشکال باید ولتاژ خروجی را تثبیت کتیم.رگولاتور های ولتاژ این کار را انجام میدهند.

رگلاتور ولتاژ چیست ؟
مداری است که با تغییر ولتاژ ورودی و تغییر جریان بار , ولتاژ دو سر بار را ثابت نگه میدارد.

رگلاتور زنری :
یک روش ساده برای تثبیت ولتاژ , استفاده از رگولاتور زنری است .
در شکل زیر مدار یک رگلاتور زنری نشان داده شده است.

مقاومت محدود کننده Rs از افزایش جریان زنر جلوگیری میکند,بنابر این ولتاژ دو سر دیود ثابت می ماند.
هنگام استفاده از دیود زنر باید توان مجاز دیود زنر و مقاومت سری با آن توجه داشت.

رگلاتور ولتاژ با تقویت کننده ی جریان
ترازیستور در حالت های امیتر مشترک و کلکتور مشترک جریان را تقویت میکند,اگر به تقویت ولتاژ نیاز نداشته باشیم حالت کلکتور مشترک مناسب ترین مدار برای تقویت جریان است زیرا ضریب تقویت آن زیاد و مقاومت ورودی آن بالاست.
در شکل پایین مدار یک رگلاتور ولتاژ با تقویت کننده کلکتور مشترک نشان داده شده است.

در مدار بالا : جریان عبوری از بار با جریان امیتر ترانزیستور برابراست ,پس جریان بار در مقایسه با جریان رگولاتور ساده زنری افزایش یافته است .همچنین ولتاژ خروجی از ولتاژ دو سر زنر به اندازه ی VBE کمتر است .
برای دریافت جریان بیش تر از رگولاتور میتوانید از ترانزیستور های زوج دارلیگتون استفاده کنید.

تظیم کننده های سه سر:
طبقه بندی اساسی رگولاتور های ولتاژ به این ترتیب است:

دسته ای از رگولاتورها که ولتاژ مثبت را رگوله میکنند : رگولاتور های سری 78XX از این نوع میباشند.

دسته ای از رگولاتورها که ولتاژ منفی را رگوله میکنند : رگولاتور های سری 79XX از این نوع میباشند.

دسته ای دیگر از رگولاتور ها که ولتاژ قابل تنظیم در خروجی میدهند : مانند LM317 که ولتاژ مثبت 1.2 ولت تا 37 ولت تولید میکند و LM337 که تولید کننده ی ولتاژ 1.2- ولت تا 37- ولت است.

مدار های عملی با رگولاتور های قابل تنظیم :

در این مدار با تغییر پتانسیومتر ولتاژ سر بار از 1.2 ولت تا 37 ولت تغییر میکند .

مبدل DC به DC :

گاهی میخواهیم یک ولتاژ DC را به ولتاژ DC دیگری تبدیل کنیم , مثلا مثبت 5 ولت را به مثبت 15 ولت تبدیل کنیم و یا برعکس که به کمک سیستم مبدل DC به DC امکان پذیر است .
طرهای مختلفی برای این مبدل ها امکان پذیر است,مثلا :

در اکثر مبدلهای DC به DC ولتاژ DC ورودی به یک نوسان ساز موج مربعی اعمال میشود که خروجی آن سیماولی یک ترانسفورماتور را تحریک میکند .معمولا فرکانس از 1 کیلو هرتز تا 100 کیلو هرتز است هرچه فرکانس بالا باشد , ترانسفورماتور و اجزای صافی کوچکتر است.از سوی دیگر اگر فرکانس خیلی بالا باشد تولید موجی مربعی با اضلاع قایم دشوار تر میشود.که فرکانس 20 کیلو هرتز بهترین حالت است .
با انتخاب نسبت دور های ترانسفورماتور و با اعمال آن به صافی ولتاژ مورد نظر تولید میشود
این نوع رگولاتور ها با تغذیه سویچینگ نیز مشهور است که در پاور کامپیوتر از این روش استفاده مشود.

پایه های رگولاتور های سری 78xx و 79xx

پایه های رگولاتور هایlm337 ,lm317

رگولاتورها در یک دسته بندی کلی به 3بخش زیر تقسیم می شوند:

1. رگولاتورهای ولتاژ خروجی ثابت مثبت:که خروجی انها یک عدد ثابت و غیر قابل تغییر + می باشد که نام گذاری آنها نیز به صورت 78XX یا L78XX یا M78XX می باشد.2 رقم سمت راست که به صورت XX نشان داده شده نشان دهنده ولتاژ خروجی است. مثلاً ولتاژ خروجی رگولاتور 7805 ، 5 ولت می باشد و همچنین L یا M هم نشان دهنده حداکثر جریان دهی آن است
(L= تا 1 آمپر ،=M تا 1.5 آمپر)
2. رگولاتورهای ولتاژ خروجی ثابت منفی: که خروجی آنها یک عدد ثابت منفی و غیر قابل تغییر – می باشد که نامگذاری انها به صورت 79XX می باشد.
3. رگولاتورهای ولتاژ خروجی متغیر: به وسیله این رگولاتورها می توان ولتاژ خروجی را کنترل کرد. معروف ترین و پر کاربردترین نوع خروجی + آنها LM317 و LM138 وLM338 و خروجی – آنهاLM337 می باشد. این قطعه برای ره اندازی نیاز به یک مدار جانبی مختصر دارد.
این رگولاتورها 3 پایه دارند. مثبت + ، خروجی، زمین یا - ( قطب – منبع تغذیه را زمین نیز می گوییم(Gnd))
در رگولاتورهای سری 78XX ولتاژ ورودی باید حداقل دو یا سه ولت بیشتر از خروجی آنها باشد. حداقل ولتاژ ورودی و همچنین ولتاژ خروجی آنها در زیر به طور مختصر آمده است:
حداقل ولتاژ ورودی----------------------- ولتاژ خروجی -----------------------شماره مدل
7.3---------------------------------------------5------------------------------------7805
11.5-------------------------------------------9------------------------------------7809
14.6-------------------------------------------12-----------------------------------7812
21---------------------------------------------18-----------------------------------7818
27.1------------------------------------------21------------------------------------7824

رگولاتور خازنی

رگولاتورهای ضریب قدرت مدل PRA
رگولاتورهای ضریب قدرت PRA، کنترل و تنظیم ضریب قدرت را به صورت تمام دیجیتال انجام می دهد، این کار باعث قرائت دقیق و قابل اطمینان ضریب قدرت بون تاثیر خطاهای ناشی از وجود قطعات نیمه هادی (هارمونیک) می شود. الگوریتم کنترل اختصاصی، به دستگاه اجازه می دهد که حتی در سیستم هایی که از هارمونیک بالا تشکیل شده اند، به درستی کارکنند.
به خاطر توانایی محاسبه وان راکتیو، با قطع و وصل پله های مختلف ضریب قدرت به خوبی تنظیم می شود.همچنین در صورت مساوی بودن پله ها، از تعداد قطع و وصل خازن ها کاسته و از آنها به شکل همگن استفاده می کند رگولاتور در صورت بروز هر نوع خطا یا غیر عادی بودن وضعیت، با پیغام هشدار مناسب، اپراتور را آگاه می سازد.
نصب ساده
نصب این رگولاتور بسیار ساده بوده به نحوی که نمونه ولتاژ را از نوار تغذیه برداشته و فقط نیاز است که ترانس جریان (CT) روی فاز سوم (که به عنوان تغذیه استفاده نشده) نصب شود.
تنظیمات ساده
رگولاتور PRA برای اصلاح دقیق ضریب قدرت، نیاز به اطلاعاتی در مورد بانک خازن و شبکه دارد. اطلاعات در 5 مرحله و با کدهای P01 تاP05 به رگولاتور وارد می شوند. این اطلاعات عبارتند از :
- جریان اولیه CT (ترانس جریان)
- توان مبنا برای پله
- ولتاژ نامی خازنها
- زمان تخلیه هر خازن
- ضریب هر خازن به نسبت توان مبنا (بند2)
توالی پله ها:
از مزایای اصلی این رگولاتور علاوه بر دقت بسیار بالا در اندازه گیری و نمایش ولتاژ، جریان و ضریب قدرت، می توان به تنوع توالی و ترتیب پله ها اشاره کرد.
در این رگولاتورها نیازی نیست که پله هاهمگی مضربی صحیح از پله اول بوده و به ترتیب از کوچک به بزرگ به دستگاه نصب شوند. تنها کافی است که توانی را به عنوان مبنا در نظر گرفته و تمام پله ها مضربی صحیح (بین 1تا 16) از این توان باشند.

رگولاتور ولتاژمتغیر

رگولاتور ولتاژ متغیر ولت با ای سی LM317T
ای سی های رگولاتور معمولا در ولتاژ های کمتر از ۵ ولت ساخته نمی شوند و طراحان و علاقه مندان الکترونیک در مداراتی که نیاز به ولتاژ دلخواهی مثلا ۸ یا ۳ ولت رگوله شده می باشد ، با اشکا ل مواجه می شوند.
در این مدار رگو لاتور ۳ ولت را به وسیله ای سی LM 317T ساخته شده است که در واقع این ای سی یک رگولاتور ۱٫۲۵ تا ۳۷ ولت می باشد که مقدار ولتاژ خروجی ان از رابطه

VOUT=1.25 ( 1 + RI/R2 )

بدست می اید .با انتخاب R2 به مقدار ۲۲۰ اهم ، برای داشتن خروجی ۳ ولت مقدار R1 باید ۳۰۸ اهم باشد و چون چنین مقا ومتی استاندارد نمی باشد و ضمنا مقدار R2 نیز دقیق نیست ، بنابر این از یک پتانسیومتر ۴۷۰ اهم یا ۵۰۰ اهم به جای R1 استفاده شده و با
اتصال یک ولتمتر دقیق به خروجی مدار و تنظیم دقیق R1 می توان خروجی ۳ ولت را به صورت کاملا دقیق بدست اورد. از همین فرمول می توان استفاده کرد و مقادیر دیگر خروجی ( مانند خروجی ۱٫۵ ولت ) را نیز بدست اورد.
دیود های D1 , D2 که از نوع IN4001 یا مشابه هستند ، برای حفاظت ای سی بکاربرده شده اند و در صورت عدم ضرورت می توان ان ها را حذف کرد. اگر هنگام کار مدار ای سی گرم شد می توانید از هیت سینگ مناسب استفاده کنید.
ولتاژ ورودی مدار ۶ تا ۱۲ ولت DC می باشد.

رگولاتور باک

در یک رگولاتور باک (Buck converter) مقدار متوسط ولتاژ خروجی Vout کمتر از ولتاژ ورودی Vin است. نمودار مدار یک رگولاتور باک که از یک MOSFET قدرت به عنوان سوئیچ استفاده می‌کند در شکل (۱-۳) نشان داده شده‌است که مشابه یک چاپر کاهش پله‌ای می‌باشد. طرز کار مدار را می‌توان به دو حالت تقسیم کرد. حالت اول هنگامی آغاز می‌شود که ترانزیستور در t=0 روشن می‌شود. جریان ورودی که صعودی می‌باشد از سلف و ***** و مقاومت بار عبور می‌کند. حالت دوم هنگامی شروع می‌شود که ترانزیستور در لحظه t2 خاموش می‌شود به خاطر وجود انرژی ذخیره شده در سلف دیود هرزگرد هدایت می‌کند و جریان سلف به عبور از خازن و بار و دیود ادامه می‌دهد. جریان سلف تا زمان روشن شدن دوباره ترانزیستور در سیکل بعدی نزول می‌کند. مدارهای معادل برای حالتهای مختلف کاری در شکل (۱-۳) نشان داده شده‌اند. شکل موجهای ولتاژو جریان نشان داده شده برای حالت پیوسته جریان در سلف می‌باشند. بسته به فرکانس کلیدزنی و اندوکتانس فیلتـر جریان سلف می‌تواند ناپیوسته نیز باشد. رگولاتور باک ساده و بازده آن بیش از ۹۰% است و فقط به یک ترانزیستور نیاز دارد. در این رگولاتور ولتاژ خروجی فقط یک قطبیت داشته و جریان خروجی یکسویه‌است. همچنین برای جلوگیری از اتصال کوتاه در مسیر دیود به یک مدار محافظ نیاز است. ساده ترین وآسانترین و در عین حال ابتدایی ترین آرایش مربوط به این نوع است که نقاط ضعف مربوط به خود را داراست.

رگولاتور کنترلی

نام تجهيز :

رگولاتور كنترلي (Relief Application & Monitor Regulation)

روش استفاده از اين رگولاتور به دو صورت بسيار معمول در ايستگاه هاي گاز به منظور تقليل فشار استفاده مي گردد:

الف- به عنوان Relief:

رگولاتورهايي كه مجهز به المان ارتجاعي ( الاستيكي )‌ مي باشند مي توانند عملكرد بسيار دقيق و خوبي در حالت استفاده به صورت Relieve Valve داشته باشند و دقيقا" مقداري از گاز را از سيستم خارج كنند كه موجب تنظيم فشار در مجراي گاز مي گردند.( نه بيش و نه كم)
ب- به عنوان Monitor Regulation :

يكي از روش هاي بسيار معمول در حفاظت ايستگاه از افزايش فشار ( Over Pressure) روش تنظيم مانيتورينگ مي باشد كه شامل دو روش زير مي باشد :

Stand by Monitor
Working Monitor

1-ب- stand by monitor regulating station

در اين حالت دو عدد رگولاتور به صورت سري در مسير جريان گاز قرار داده مي شود رگولاتور اول به عنوان رگولاتور عمل كننده و رگولاتور دوم به عنوان رگولاتور رزرو در نظر گرفته مي شود و يا بالعكس.
در رگولاتور عمل كننده ، فشار پايين دست ثابت نگه داشته مي شود و رگولاتور دوم يا رگولاتور رزرو stand by معمولا" در حالت باز مي باشد و به منظور كنترل فشار ( كمي بيشتر از رگولاتور اول ) در حالتي كه رگولاتور اول ازكار افتاده باشد عمل مي نمايد. توصيه مي شود رگولاتور اول به عنوان رگولاتور در سرويس worker استفاده شود.

2-ب- working monitor regulating station :
در اين سيستم هر دو رگولاتور در حال كار مي باشند (مطابق شكل زير) و هدف ، كاهش فشار در دو مرحله مي باشد مانند ايستگاه هايي كه فشار را از 1000 psi به 250psi و نهايتا‌ به 60psi تقليل مي دهند. رگولاتور اول مجهز به دو پايلوت مي باشد ، پايلوت اول كنترل فشار را بين رگولاتور اول و دوم عهده دار مي باشند و پايلوت دوم فشار پايين دست رگولاتور دوم را تنظيم مي نمايد و اگر رگولاتور دوم كار نكند پايلوت دوم بر پايلوت اول غلبه كرده و رگولاتور اول به تنهايي فشار كل خط راتنظيم و در حقيقت عهده دارتنظيم فشار دركل مسير مي باشد . و در حالتي كه رگولاتور اول كار نكند رگولاتور دوم عهده دار تنظيم فشار كل خواهد بود . مزاياي اين روش را مي توان چنين بيان كرد :

عملكرد آرام مطمئن سيستم به دليل اينكه وظيفه تقليل فشار به عهده دو رگولاتور خواهد بود .
اعمال فشار كار كمتر بر روي المان نوسان كننده در داخل رگولاتور كه موجب افزايش قابليت آن در كاهش فشار مي باشد.
تنها اختلاف آن به لحاظ هزينه سرمايه گذاري در افزايش يك پايلوت مي باشد كه بر روي رگولاتور اول نصب خواهد شد . پيشنهاد مي گردد يك relief valve طبق استاندارد IGS – IN- 302 از نوع ساده و حساس در انتهاي سيستم تنظيم فشار قرار داده شود تا بتواند از افزايش فشار در حالتي كه به هر دليلي ( ورود ذرات ريز به داخل سيستم مانيتورينگ و پايلوت ها كه موجب اختلال درعملكرد رگولاتور مي گردد ) كه عمل رگولاتورها را دچار اختلال مي كند جلوگيري نمايد.

رگولاتور

مطالب مشابه :

مدارات الکترونیکی

مدار رقص نور ساده

مدارهای الکتریکی و الکترونیکی 2

چگونگی عملکرد و ساخت و اموزش لوازم الکترونیکی :

آموزش ساده الکترونیک به دوستداران الکترونیک و حتی کسانی که از الکترونیک نمی دانند

رگولاتور

شارژ ساده باتری اتومبیل

مراحل عیب یابی مدارهای الکتریکی و الکترونیکی

.مدار مجتمع

نقشه ي مدار چشمك زن با LEDيك ونيم ولتي