رگولاتور چیست و چه کاربردی دارد؟

میخوایم بدونیم رگولاتور چیه؟ و به چه دردی میخوره؟ کلمه رگولاتور(regulator) برگرفته از فعل regulate به معنای تنظیم کردن هست.و خود واژه رگولاتور به معنی تنظیم کننده است.

اول از همه بگم هر جا توی متن میگیم رگولاتور منظورمون رگولاتور ولتاژه(چون رگولاتور یه مفهوم کلی هست)حالا اینجا برای ما رگولاتور ولتاژ رو تنظیم میکنه.برای ما خیلی مهمه که توی خروجیمون یه ولتاژ ثابت داشته باشیم که نوسانی نداشته باشه تا به المان های مدارمون آسیبی نرسه. یعنی شما به رگولاتور یه ولتاژ ورودی میدید و رگولاتور هم به شما یه ولتاژ خروجی ثابت و پایدار میده

رگولاتور ها دو تا مزیت خیلی مهم دارند:

مزیت اول این که همونطور که گفتم توی خروجی به ما یه ولتاژ ثابت میده که باعث میشه به المان های مداریمون آسیبی نرسه.اگه خروجی آداپتورها رو بگیرید همشون یه مقدار اختلاف با ولتاژ نامی خودشون دارند ولی موقعی سر یه آداپتور یه رگولاتور میذاریم اون موقع دیگه خروجی به مقدار بسیار خوبی ثابت هست مثلا برای رگولاتور ۷۸۰۵ که خروجیش ۵ ولت هست اگه ولت متر رو توی خروجی رگولاتور بذارید ولت متر به شما عدد ۵.۰۱ رو نشون میده و شاید حتی ۵.۰۰ .پس میبینید که چقدر رگولاتور خروجی پایداری داره.

مزیت دوم هم مربوط میشه به ولتاژ های مختلف توی یه مدار.فرض کنید که شما یه مدار دارید که یه میکروکنترلر دارید که با ۵ ولت کار میکنه و یه موتور هم دارید که با ۱۲ ولت کار میکنه و اون وسط یه سنسور هم دارید که با ۳.۳ ولت کار میکنه.خوب اینجاست که رگولاتور خودش رو نشون میده.ما یه منبع تغذیه ورودی داریم(مثلا ۱۵ ولت) که اون رو به مدار میدیم و سر راه هر کدوم از المان هایی که با ولتاژ های مختلفی کار میکنند یه رگولاتور میذاریم تا ولتاژ مدنظرش تامین بشه.اینجوری دیگه برای تغذیه المان هامون به چندتا منبع تغذیه احتیاج نداریم و با چند تا رگولاتور کل منابع تغذیه مدارمون رو تامین کردیم.

دسته بندی رگولاتور ها:

رگولاتور با خروجی ثابت
رگولاتور با خروجی متغیر

رگولاتر با خروجی ثابت هم خودش به دسته ی ولتاژ خروجی مثبت و ولتاژ خروجی منفی تقسیم میشه

دسته خروجی ثابت که فک نمیکنم نیازی به توضیح بیشتر باشه ولی رگولاتور با ولتاژ خروجی متغیر یه دسته از رگولاتور ها هستن که خروجیشون بسته به مدار واسطی که توی دیتاشیتشون اومده تغییر میکنه. یعنی مثلا اگه شما یه مقاومت ۱۰ کیلو با یه خازن ۱۰۰ نانو بذارید سر راهش یه ولتاژ ثابت توی خروجی به ما میده و اگه یه مقاوت ۲.۲ کیلو و یه خازن ۱۰ پیکو بذارید سر راهش یه خروجی ثابت دیگه به ما میده.توی ادامه بحث ما بیشتر تمرکزمون رو گذاشتیم روی رگولاتور های سری ۷۸ و ۷۹ که سری های خیلی پرکاربردی هستند.

برای آشنایی بییشتر توی جدول زیر رگولاتورهای سری مثبت(از سری ۷۸) رو به همراه ولتاژ خروجی و مینییمم ولتاژ ورودی توی یه جدول آوردیم:

برای رگولاتور هایی سری منفی(سری ۷۹) هم همینطور جدولی هست که البته دیگه برای طولانی نشدن مطلب از آوردن اون توی اینجا صرف نظر شده.

نکاتی درباره رگولاتور ها:

احتمالا خودتون هم فهمیدید که ولتاژ خروجی رگولاتورهای این سری(سری ۷۸) از روی دو رقتم آخرش معلوم میشه یعنی به عنوان مثال رگولاتور ۷۸۲۴ ولتاژ خروجی اش ۲۴ ولته یا ۷۸۱۲ ولتاژ خروجیش ۱۲ ولته.یعنی به طور کلی رگولاتور ۷۸XX ولتاژ خروجیش هست XX
سری ۷۸ سری هست که ولتاژ خروجیش مثبت و ثابته و در مقابل اون سری ۷۹ سری هست که ولتاژ خروجیش منفی هست و ثابت.یعنی مثلا ولتاژ خروجی رگولاتور ۷۹۰۵ میشه منفی ۵ ولت.یعنی به طور کلی خروجی ۷۹XX میشه منفی XX
ورودی رگولاتور های سری منفی حتما منفی هست یعنی شما نمیتونید به یه رگولاتور ۷۹۱۲ یه ولتاژ ورودی ۱۵ ولت بدید بهتون منفی ۱۲ ولت نمیده شما حتما باید بهش یه ولتاژ منفی بدید تا بهتون خروجی منفی ۱۲ ولت بده.
اگه دقت کنید ولتاژ ورودی رگولاتورها یه مقداری از ولتاژ خروجیشون بیشتر باید باشه یعنی به عنوان مثال اگه یه رگولاتور ۷۸۰۵ رو بهش ولتاژ ۳ ولت بدید طبیعی هست که خروجی به شما ۵ ولت نمیده ولی اگه حتی ۵ یا ۶ ولت هم بهش بدید باز به شما ۵ ولت نمیده و خروجیش چیزی حدود ۴ تا ۴.۵ ولت هست که علت اون هم تلفات ترانزیستوری هست که داخل رگولاتور اتفاق میفته.پس به این نکته هم حتما توجه داشته باشید.

آشنایی با رگولاتور ۷۸۰۵:

ولتاژ خروجی این رگولاتور مثبت ۵ ولت هست.این رگولاتور هیچ برتری نسبت به بقیه رگولاتورها نداره.حالا این که چرا اینقدر مشهوره داستانش فرق داره. علتش هم اینه اکثر مداراتی که ما باهاشون کار میکنیم با ۵ ولت ثابت کار میکنن نمونه بارزش میکروکنترلر avr هست که کلا با ۵ ولت کار میکنه. و البته هنوز خیلی از مدارات ما با همین میکروکنترلر هست.یا اکثر سنسورهامون مثل سنسور آلتراسونیک SRF05 .حالا این وسط اگه یه ماژول دیگه (مثل nrf )بیاد و با ولتاژ ۳.۳ ولت کار کنه زیاد خوشمون نمیاد چون باید یه رگولاتور دیگه اضافه کنیم.

این رگولاتور ۳ تا پایه داره. که پایه هاش به صورت زیره :

فک کنم واضح باشه ولی جهت کامل شدن توضیحات پایه اول ورودی هست پایه دوم باید به زمین وصل بشه و پایه سوم هم که ولتاژ خروجیمون رو ازش میگیریم.

نکته ای که اینجا وجود داره اینه که حداکثر جریان خروجی این رگولاتور ۰.۵ آمپر هست و اگه شما بیشتر از اون جریان بکشید ممکنه رگولاتورتون بسوزه.

خوب حالا اگه ما بخوایم جریان بیشتری بکشیم باید چیکار کنیم؟

چند راه وجود دارد:

اول این که میتونید به جای این رگولاتور از رگولاتورهای دیگه استفاده کنید که جریان خروجی بیشتری به شما میدن یا مثلا از رگولاتورهای ولتاژ متغیر با جریان بالاتر استفاده کنید مثل LM2576

دوم این که از رگولاتور قابلمه ای همون سری استفاده کنید..رگولاتور قابلمه ای یه رگولاتور هست که شکلش توی زیر اومده و جریان خروجیش ۳ آمپر هست

تنها نکته ای که درمورد این رگولاتور وجود داره اینه که بدنش باید به زمین وصل بشه که میتونید از همون دو تا سوراخی که برای پیچ کردن استفاده میشه استفاده کنید و با پیچ اون رو به زمین وصل کنید.

روش سوم هم اینه که از مدارهایی استفاده کنید که جریان دهی رگولاتور رو افزایش میدن که در اینجا برای اینکه بحث زیاد نشه از آوردن مداراتش خودداری میکنیم.

نحوه تشخیص رگولاتورها از ماسفت ها:

چند نکته در مورد تفاوت های رگولاتور ها با ماسفت ها وجود داره:

معمولا رگولاتورها در دو گوشه آن دارای دو بریدگی هستند در حالی که ترانزیستورها این دو بریدگی را ندارند و به صورت مستطیلی هستند. البته این موضوع خیلی دقیق نیست و هستند رگولاتورهای که گوشه آنها مستطیلی است ولی اگر در یک قطعه گوشه ها دارای بریدگی بودند به احتمال فراوان آن قطعه رگولاتور است.
رگولاتورهایی که ما با آن سر و کار داریم دارای تنوع زیادی نیستند و بهتر است نام آنها را حفظ باشیم. سری های پرکاربرد مثل ۷۸xx ( به عنوان مثال ۷۸۰۵ و ۷۸۰۹ , ۷۸۱۲ و …) و همچنین رگولاتور LF33 و AMS1117 بیشترین کاربرد را دارند که اگر نام آنها را حفظ باشیم به راحتی میتوانیم آنها را از ماسفت ها تشخیص دهیم.
در صورتی که با دو روش بالا نتوانستید رگولاتور را از ماسفت تشخیص دهید میتوانید نام آن را در اینترنت سرچ کرده و به راحتی رگولاتور یا ماسفت بودن آن را تشخیص دهید.