ווסת מתח לוקחים מתח כניסה ויוצרים מתח מוצא מווסת ברמה קבועה או מתכווננת. ויסות אוטומטי זה של רמת מתח המוצא מטופל בצורה שונה על ידי סוגים שונים של ווסתי מתח.
סוגי ווסת מתח
הסוג המשתלם ביותר ולעתים קרובות הקל ביותר של ווסתי מתח לשימוש הם ווסתי מתח ליניאריים. הרגולטורים ליניאריים הם קומפקטיים ומשמשים לעתים קרובות במערכות במתח נמוך ועם הספק נמוך. ווסת מיתוג יעילים יותר מווסת מתח ליניארי, אך קשה יותר לעבוד איתם והם יקרים יותר. דיודות זנר הן זולות ופשוטות לשימוש אך הן פחות יעילות מווסתים ליניאריים.
רגולטורים לינאריים
אחת הדרכים הבסיסיות ביותר לספק מתח יציב לאלקטרוניקה היא שימוש בווסת מתח ליניארי סטנדרטי בעל 3 פינים, כגון LM7805, המספק פלט של 5 וולט, 1 אמפר עם מתח כניסה עד 36 וולט (תלוי בדגם).
ווסתים לינאריים פועלים על ידי התאמת התנגדות הסדרה המקבילה (ESR) של הרגולטור בהתבסס על מתח משוב, מה שהופך למעשה למעגל מחלק מתח. זה מאפשר לווסת להוציא מתח קבוע ללא קשר לעומס הזרם המופעל עליו, עד לקיבולת הנוכחית שלו.
אחד החסרונות הגדולים של ווסת מתח ליניארי הוא ירידת המתח המינימלית הגדולה, שהיא 2.0 וולט בווסת המתח הליניארי הסטנדרטי LM7805. המשמעות היא שכדי לקבל את הפלט היציב של 5 וולט, נדרשת כניסה של 7 וולט לפחות. נפילת מתח זו משחקת תפקיד גדול בהספק המופץ על ידי הרגולטור הליניארי, אשר חייב לפזר לפחות 2 וואט אם הוא מספק עומס של 1 אמפר (2 וולט נפילת מתח כפול 1 אמפר).
פיזור ההספק מחמיר ככל שההבדל בין מתח הקלט והמוצא מתרחב. לדוגמה, בעוד שמקור 7 וולט מווסת ל-5 וולט המספק 1 אמפר מפזר 2 וואט דרך הווסת הליניארי, מקור 10 וולט המווסת ל-5 וולט המספק את אותו זרם מפזר 5 וואט, מה שהופך את הרגולטור ליעילות של 50% בלבד.
החלפת רגולטורים
ווסתים לינאריים הם פתרונות נהדרים ליישומים בעלי הספק נמוך ובעלות נמוכה שבהם הפרש המתח בין הקלט והיציאה נמוך, ואין צורך בכוח רב. החיסרון הגדול ביותר של רגולטורים ליניאריים הוא שהם לא יעילים, וזה המקום שבו החלפת רגולטורים נכנסת לתמונה.
כאשר יש צורך ביעילות גבוהה, או שצפוי מגוון רחב של מתח כניסה, וסת מיתוג הופך לאופציה הטובה ביותר. לווסת מתח מיתוג יש נצילות הספק של 85% או יותר בהשוואה לנצילות ווסת מתח ליניארית שלעתים קרובות היא מתחת ל-50%.
החלפת הרגולטורים דורשים בדרך כלל רכיבים נוספים על פני הרגולטורים ליניאריים. לערכי הרכיבים יש השפעה רבה יותר על הביצועים הכוללים של מיתוג הרגולטורים מאשר לווסים ליניאריים. ישנם גם אתגרים עיצוביים בשימוש יעיל בווסת מיתוג מבלי לפגוע בביצועי המעגל הנובעים מהרעש האלקטרוני שהווסת מייצר.
דיודות זנר
אחת הדרכים הפשוטות ביותר לווסת מתח היא באמצעות דיודת זנר. בעוד שווסים ליניאריים הם בדרך כלל בסיסיים בתכנון, דיודת זנר מספקת ויסות מתח נאות ברכיב בודד.
מכיוון שדיודות זנר מעבירות את כל המתח הנוסף מעל סף מתח ההתפרקות שלה לאדמה, היא יכולה לשמש כמווסת מתח פשוט עם מתח המוצא משוך על פני הלידים של דיודת הזנר.
עם זאת, לזנרים יש לעתים קרובות יכולת מוגבלת להתמודד עם הספק, מה שמגביל אותם ליישומים בעלי הספק נמוך בלבד. כאשר משתמשים בדיודות זנר בצורה זו, עדיף להגביל את ההספק הזמין שיכול לזרום דרך הזנר על ידי בחירה אסטרטגית של נגד בגודל מתאים.
