Regulator tegangan mengambil tegangan input dan membuat tegangan output yang diatur pada tingkat yang tetap atau dapat disesuaikan. Pengaturan otomatis tingkat tegangan keluaran ini ditangani secara berbeda oleh berbagai jenis pengatur tegangan.
Jenis Regulator Tegangan
Jenis regulator tegangan yang paling terjangkau dan seringkali paling mudah digunakan adalah regulator tegangan linier. Regulator linier yang kompak dan sering digunakan dalam tegangan rendah, sistem daya rendah. Regulator switching lebih efisien daripada regulator tegangan linier, tetapi lebih sulit untuk digunakan dan lebih mahal. Dioda zener tidak mahal dan mudah digunakan tetapi kurang efisien dibandingkan regulator linier.
Regulator Linier
Salah satu cara paling dasar untuk menyediakan tegangan yang stabil untuk elektronik adalah dengan menggunakan regulator tegangan linier 3-pin standar, seperti LM7805, yang menyediakan output 5 volt, 1-amp dengan tegangan input hingga 36 volt (tergantung model).
Regulator linier bekerja dengan menyesuaikan resistansi seri ekivalen (ESR) dari regulator berdasarkan tegangan umpan balik, yang pada dasarnya menjadi rangkaian pembagi tegangan. Ini memungkinkan regulator mengeluarkan tegangan konstan terlepas dari beban saat ini yang ditempatkan di atasnya, hingga kapasitasnya saat ini.
Salah satu kelemahan besar regulator tegangan linier adalah penurunan tegangan minimum yang besar, yaitu 2,0 volt pada regulator tegangan linier LM7805 standar. Artinya, untuk mendapatkan output 5 volt yang stabil, setidaknya diperlukan input 7 volt. Penurunan tegangan ini memainkan peran besar dalam daya yang dihamburkan oleh regulator linier, yang harus dihamburkan setidaknya 2 watt jika memberikan beban 1 amp (jatuh tegangan 2 volt kali 1 amp).
Disipasi daya semakin buruk karena perbedaan antara tegangan input dan output melebar. Misalnya, ketika sumber 7 volt diatur ke 5 volt menghasilkan 1 amp menghilangkan 2 watt melalui regulator linier, sumber 10 volt diatur ke 5 volt memberikan arus yang sama menghilangkan 5 watt, membuat regulator hanya 50% efisien.
Switching Regulator
Regulator linier adalah solusi hebat untuk aplikasi berdaya rendah dan berbiaya rendah di mana perbedaan tegangan antara input dan output rendah, dan tidak memerlukan banyak daya. Kelemahan terbesar dari regulator linier adalah bahwa ini tidak efisien, di situlah regulator switching berperan.
Ketika efisiensi tinggi diperlukan, atau tegangan input yang lebar diharapkan, regulator switching menjadi pilihan terbaik. Regulator tegangan sakelar memiliki efisiensi daya 85% atau lebih baik dibandingkan dengan regulator tegangan linier yang efisiensinya sering di bawah 50%.
Switching regulator umumnya memerlukan komponen tambahan dibandingkan regulator linier. Nilai komponen lebih berpengaruh pada kinerja keseluruhan regulator switching daripada regulator linier. Ada juga tantangan desain dalam menggunakan regulator switching secara efektif tanpa mengorbankan kinerja sirkuit yang dihasilkan dari gangguan elektronik yang dihasilkan regulator.
Dioda Zener
Salah satu cara paling sederhana untuk mengatur tegangan adalah dengan dioda Zener. Sementara regulator linier biasanya dalam desain dasar, dioda Zener menyediakan pengaturan tegangan yang memadai dalam satu komponen.
Karena dioda Zener melangsir semua tegangan ekstra di atas ambang batas tegangan tembusnya ke ground, ia dapat digunakan sebagai pengatur tegangan sederhana dengan tegangan keluaran ditarik melintasi ujung dioda Zener.
Namun, Zener sering kali memiliki kemampuan terbatas untuk menangani daya, yang membatasinya hanya untuk aplikasi berdaya rendah. Saat menggunakan dioda Zener dengan cara ini, sebaiknya batasi daya yang tersedia yang dapat mengalir melalui Zener dengan memilih resistor berukuran tepat secara strategis.
