Jännitehallinta

Jännitehallinta tarkoittaa elektroniikkalaitteiden jännitteen ylläpitoa vakaana koko toimintansa ajan. Sen tavoitteena on varmistaa, että piirit saavat tarvitsemansa jännitteen muuttuvista kuormista, syöttöjännitehäiriöistä sekä ympäristön lämpötilavaihteluista huolimatta.

Periaate perustuu referenssijännitteeseen, palautesignaaliin ja säätöpiiriin. Ulostulojännite verrataan referenssiin, ja erotus kytketään säätöelementtiin, joka säätelee passiivista tai aktiivista kytkentäelementtiä. Näin jännite palautetaan halutulle tasolle riippumatta syötteestä tai kuormasta.

Tyypit: Lineaarinen regulaattori ohjaa jännitettä sarjavirta-elementin kautta ja on yksinkertainen sekä hiljainen, mutta tehokkuus heikkenee suurilla pudotuksilla. Kytkinregulaattorit (switching regulators) käyttävät kytkimiä sekä magneettielementtejä ja ne ovat huomattavasti tehokkaampia suurilla ulostulojännitteillä; yleisimmät topologiat ovat buck, boost ja buck-boost.

Keskeisiä komponentteja ovat referenssijännite, virheenkorjaus- tai vahvistinsilmukka, palautesuhteet, säädin- tai pass-elementti sekä ulostekapasita. Tärkeitä suorituskykymittareita ovat lineaarinen säädön toleranssi, kuorman mukainen säädön, lämpötilariippuvuus sekä häiriöt ja ripple, sekä konversiohyötysuhde.

Sovelluksia ovat monenlaiset laitteet: digitaaliset ja analogiset piirit, kannettavat laitteet, tietokoneet, sähköajoneuvot sekä teollisuus- ja telekommunikaatio­laitteet. Jännitehallinta on olennainen osa teholähteitä ja virheettömien toimintojen varmistamista.