Lineær regulator

Indenfor elektronik er en lineær regulator eller linear regulator et elektronisk kredsløb som fungerer som en spændingsregulator, hvis mål fx er at opretholde en konstant udgangsspænding (lineær spændingsregulator) eller konstant udgangsstrøm (lineær strømregulator).^[1]

Blokdiagram af en spændingsregulator (midten) i et elektronisk kredsløb.

Simpel spænding shuntregulator, bestående af en resistor (R) og en zenerdiode (D). Belastningen er ikke vist, men sættes over Uout.

Simpel spænding serieregulator, bestående af en resistor (R1), en zenerdiode (DZ) og en bipolar transistor (Q). Belastningen vises som R2.

IC baseret lineær spænding serieregulator (7805) vis reguleringsmål er 5 volt på udgangen. Effektdioden sikrer, at ICen er sikret mod baglæns strøm fra udgang til indgang i tilfælde af, at indgangen pludselig belastes hårdt til anden side. En sådan baglæns strøm vil ødelægge de fleste serieregulatorer. IC serien 78xx er historisk en meget kendt og anvendt lineær spændingsregulatorserie.^[2][3]

IC baseret lineær spænding serieregulator (7812) vis reguleringsmål er 12 volt på udgangen. ICen er skruet fast på en køleplade for at kunne håndtere mere spildeffekt.

IC baseret lineær spænding shuntregulator (LM431) vis reguleringsmål er en variabel spænding, som kan fastlægges via to eksterne resistorer mellem ca. 2,5-36V. 431 produceres under mange produktnavne fx TL431, μA431 og KA431 - og laves i flere varianter - fx en laveffekt udgave TLV431 og LT1431. 431 er historisk en meget kendt og anvendt shuntregulator, som typisk anvendes som spændingsreference.^[4]

]

Forudsætningen for at en lineær regulator virker efter hensigten er, at indgangsspændingen altid er højere end udgangsspænding med en vis margen. Regulatorens strømgennemgang varieres så udgangsspændingen er konstant. En bieffekt af reguleringen er er mere eller mindre spildeffekt. Spildeffekten er forskellen mellem udgangsspænding minus indgangsspænding - og ganget med regulatorstrømmen.

(I modsætning hertil kan en switch-mode-strømforsyning ideelt set uden spildeffekt, pumpe elektrisk energi fra indgang til udgang for at opretholde fx en konstant udgangsspænding eller udgangsstrøm.)

Lineære regulatorer kan placere reguleringsanordningen parallelt med belastningen (lineær shuntregulator) - eller kan placere reguleringsenheden mellem kilden og belastningen (lineær serieregulator).

Simple lineære regulatorer kan fx indeholde så lidt som en zenerdiode og en seriemodstand; mere komplicerede regulatorer omfatter separate dele i form af spændingsreference, fejlforstærker og serieeffektregulator. Fordi en lineær regulator anvendes i mange elektroniske enheder, er regulatorer baserede på integrerede kredsløb (ICere) meget almindelige. Lineære regulatorer kan også bestå af diskrete halvleder komponenter og passive komponenter.

Referencer

1. analog.com: AN-140: Basic Concepts of Linear Regulator and Switching Mode Power Supplies Citat: "...This kind of variable resistor can be implemented with a linear regulator, as shown in Figure 3. A linear regulator operates a bipolar or field effect power transistor (FET) in its linear mode. So the transistor works as a variable resistor in series with the output load....", backup
2. electronics-notes.com: 7800 Series Voltage Regulators: 7805, 7812, 7824, etc, backup Citat: "...For many years the 7800 series linear voltage regulators, including the more popular versions of this series like the 7805, 7812, etc, were the most popular voltage regulator chips available and they were used in many electronic circuits, large and small. The 7800 series voltage regulators were very easy to use, they were cheap to buy, and they provided excellent performance..."
3. lisleapex.com: L7805CV IC: Pinout, Features, Datasheet and Application Citat: "...The L7805CV voltage regulator IC stands as a cornerstone in the realm of electronics, revered for its unwavering ability to deliver a stable 5-volt output across a myriad of applications..."
4. ariat-tech.com: TL431 Voltage Regulator Detailed Guide, backup Citat: "...TL431 is a Three-Terminal Controlled Precision Reference Integrated Chip with Good Temperature Stability. Due to its High Accuracy, Low Quiescent Current, and Output Noise, it is Widely Used in a Variety of Electronic Devices..."