Spanningsregelaars

Een spanningsregelaar is een systeem of apparaat dat bij variërende ingangsspanning of belasting een constante uitgangsspanning levert. Het doel is het leveren van een stabiele spanning aan elektronische schakelingen, zodat hun gedrag voorspelbaar blijft, onafhankelijk van schommelingen in de voeding.

Spanningsregelaars worden onderverdeeld in lineaire en schakelende typen. Lineaire spanningsregelaars gebruiken een serieschakelend element en een referentiespanning met terugkoppeling om de uitgang te regelen. Ze zijn eenvoudig, leveren zeer lage ruis en goede rimpelreductie, maar zetten het verschil tussen ingang en uitgang direct om als warmte; hun efficiëntie is relatief laag en ze hebben vaak een dropout-voltage. Een veelvoorkomende variant is de LDO (low-dropout) spanningsregelaar, waarbij de minimale spanning tussen input en output klein is.

Schakelende spanningsregelaars gebruiken inductoren, diodes en condensatoren en zetten de vereiste spanning om via snelle aan/uit-aanpassingen. Ze kennen waarschijnlijk veel betere efficiëntie bij grote spanningsverschillen en kunnen buck-, boost- of buck-boost-conversies uitvoeren. Ze regelen de uitgang doorgaans met PWM- of PFM-besturing en vereisen filters om ruis en rimpel te onderdrukken.

Belangrijke ontwerpkenmerken zijn onder andere de nauwkeurigheid van de uitgang, lineaire en belastingregeling, dropout, efficiëntie, ruis en PSRR (Power Supply Rejection Ratio), stabiliteit en de vereiste afmetingen en warmteafvoer. Concreet bepalen ontwerpkeuzes de toepassing: lineaire regelaars voor eenvoudige, lage-ruis voedingen; schakelende regelaars voor efficiënte voedingen van tabletten, computers en automotive systemen.

Spanningsregelaars komen veel voor in voedingen van microcontrollers, sensoren en randapparaten, en vormen een essentieel onderdeel van moderne elektronische systemen.