Regulator tegangan mengambil tegangan input dan membuat tegangan output yang diatur terlepas dari tegangan input baik pada tingkat tegangan tetap atau tingkat tegangan yang dapat disesuaikan. Pengaturan otomatis tingkat tegangan keluaran ini ditangani oleh berbagai teknik umpan balik. Beberapa teknik ini sesederhana dioda Zener. Lainnya termasuk topologi umpan balik kompleks yang meningkatkan kinerja, keandalan, dan efisiensi dan menambahkan fitur lain seperti meningkatkan tegangan output di atas tegangan input ke regulator tegangan.
Regulator tegangan adalah fitur umum di banyak sirkuit untuk memastikan bahwa tegangan yang konstan dan stabil disuplai ke elektronik sensitif.
Cara Kerja Regulator Tegangan Linier
Mempertahankan tegangan tetap dengan input yang tidak diketahui dan berpotensi menimbulkan gangguan memerlukan sinyal umpan balik untuk memperjelas penyesuaian apa yang perlu dilakukan. Regulator linier menggunakan transistor daya sebagai resistor variabel yang berperilaku seperti bagian pertama dari jaringan pembagi tegangan. Keluaran dari pembagi tegangan menggerakkan transistor daya dengan tepat untuk mempertahankan tegangan keluaran yang konstan.
Karena transistor berperilaku seperti resistor, transistor membuang energi dengan mengubahnya menjadi panas-seringkali banyak panas. Karena daya total yang diubah menjadi panas sama dengan penurunan tegangan antara tegangan input dan tegangan output dikalikan dengan arus yang disuplai, daya yang dihamburkan seringkali bisa sangat tinggi, menuntut heatsink yang baik.
Bentuk alternatif dari regulator linier adalah regulator shunt, seperti dioda Zener. Alih-alih bertindak sebagai resistansi seri variabel seperti yang dilakukan oleh regulator linier biasa, regulator shunt menyediakan jalur ke ground untuk kelebihan tegangan (dan arus) untuk mengalir. Jenis regulator ini seringkali kurang efisien daripada regulator linier seri biasa. Ini hanya praktis ketika daya yang dibutuhkan dan disuplai sedikit.
Cara Kerja Pengatur Tegangan Switch
Pengatur tegangan switching bekerja dengan prinsip yang berbeda dari regulator tegangan linier. Alih-alih bertindak sebagai penyerap tegangan atau arus untuk memberikan output yang konstan, regulator switching menyimpan energi pada tingkat yang ditentukan dan menggunakan umpan balik untuk memastikan bahwa tingkat muatan dipertahankan dengan riak tegangan minimal. Teknik ini memungkinkan regulator switching menjadi lebih efisien daripada regulator linier dengan menyalakan transistor sepenuhnya (dengan resistansi minimal) hanya ketika rangkaian penyimpan energi membutuhkan ledakan energi. Pendekatan ini mengurangi total daya yang terbuang dalam sistem menjadi resistansi transistor selama peralihan karena transisi dari konduktor (resistansi sangat rendah) ke nonkonduktor (resistensi sangat tinggi) dan rugi-rugi rangkaian kecil lainnya.
Semakin cepat regulator switching beralih, semakin sedikit kapasitas penyimpanan energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan tegangan output yang diinginkan, yang berarti komponen yang lebih kecil dapat digunakan. Namun, biaya peralihan yang lebih cepat adalah kerugian dalam efisiensi karena lebih banyak waktu dihabiskan untuk transisi antara keadaan konduksi dan non-konduksi. Lebih banyak daya yang hilang dari pemanasan resistif.
Efek samping lain dari switching yang lebih cepat adalah peningkatan noise elektronik yang dihasilkan oleh regulator switching. Dengan menggunakan teknik switching yang berbeda, regulator switching dapat:
- Turunkan tegangan input (topologi buck).
- Tingkatkan tegangan (topologi boost).
- Keduanya menurunkan atau menaikkan tegangan (buck-boost) sesuai kebutuhan untuk mempertahankan tegangan keluaran yang diinginkan.
Fleksibilitas ini membuat regulator switching menjadi pilihan yang tepat untuk banyak aplikasi bertenaga baterai karena regulator switching dapat meningkatkan atau meningkatkan tegangan input dari baterai saat baterai habis.
