Virtaussääntelyssä

Virtaussääntelyssä tarkoitetaan sähkövirran hallintaa siten, että virta pysyy asetetussa arvossa riippumatta kuorman tai syöttöjännitteen vaihteluista. Tällainen hallinta on oleellinen useissa elektronisissa järjestelmissä, kuten LED-ajureissa, laboratorion lähteissä ja akkukäytöissä, joissa tarkka ja vakaana pysyvä virta on kriittistä.

Perusperiaate perustuu negatiiviseen palautteeseen: virta mitataan mittausvastuksessa, signaali vahvistetaan ja verrataan referenssiarvoon. Tämän jälkeen säätölohko muuttaa säätöelementin ohjausta, jotta virta pysyy asetetussa tasossa. Säätöelementeiksi käytetään yleisesti lineaarisia transistoreita tai switching-tyyppisiä ratkaisuja, jotka vaikuttavat virtaan kuorman sarjaan.

Käytännön toteutuksissa erotellaan lineaarinen virtaussäädin ja switching-virtaussäädin. Lineaarinen virtaussäädin on yksinkertainen ja soveltuu pieniin tehoihin sekä pienelle jännitteelle, mutta tehonhäviö voi olla suuri. Switching-virtaussäätö tarjoaa korkeaa hyötysuhdetta suurillakin tehoilla ja suurilla jännite-erolla, mutta vaatii lisäkomponentteja ja suodattimia sekä tarkkaa suunnittelua häiriöiden minimoimiseksi.

Sovellukset kattavat LED-valaistuksen, akkujen latauksen ja testauslaitteet sekä laboratorio- ja teollisuuslaitteet, joissa virtaa on kontrolloitava tarkasti. Suunnittelussa huomioidaan soveltuva jännite- ja virta-alue sekä lineaarisen ja switching-virtaussäädön vaikutukset, lämmöntorjunta, häiriönsuojaus sekä mittauksen ja kalibroinnin tarve. Lisäksi oikea layout ja suodatus vähentävät kohinaa ja EMIä.

Virtaussääntely on keskeinen osa monia elektronisia järjestelmiä, ja sen kehitys tähtää entistä tarkempaan, tehokkaampaan ja kompaktimpaan toteutukseen.