Saat memilih regulator switching, efisiensi adalah kriteria yang paling penting. Perangkat kompak modern harus mencapai penyaluran daya yang andal dalam ruang yang kecil. Kemampuan untuk menghasilkan tegangan yang stabil sambil memasok arus yang besar merupakan persyaratan mendasar dalam desain komponen elektronik. Regulator sakelar merupakan perangkat penting untuk menghasilkan tegangan pasokan yang stabil dan menaikkan atau menurunkan tegangan. Regulator switching dikenal dengan berbagai nama: konverter atau sakelar, catu daya mode sakelar (SMPS), dan regulator atau konverter DC/DC. Popularitasnya terus meningkat karena keunggulannya seperti memenuhi persyaratan efisiensi konversi daya tinggi, fleksibilitas dalam memperoleh keluaran yang stabil dari satu sumber tegangan masukan, dan kemampuan beradaptasi dengan konfigurasi multi-keluaran dengan polaritas yang bervariasi. Jenis konverter switching yang paling umum meliputi:

Jenis Dorongan:Meningkatkan tegangan input dan memberikan output yang teratur.

Tipe Rusa:Mengurangi tegangan input dan memberikan output yang teratur.

dorongan uang:Meningkatkan atau menurunkan tegangan input, dengan polaritas negatif opsional.

Tipe Flyback:Varian buck-boost yang menyediakan isolasi listrik.

Regulator Tegangan Linear Tegangan Konstan dan Dapat Disesuaikan

Selama bertahun-tahun, desain catu daya mengandalkan regulator linier. Regulator linier unggul dalam menyediakan tegangan keluaran tetap dan berkesinambungan. Selain itu, regulator linier lainnya (misalnya, LM317) menawarkan kemampuan penyesuaian. Jenis regulator tegangan keluaran konstan dan linier yang umum meliputi seri 78xx (keluaran positif) dan seri 79xx (keluaran negatif). Regulator ini menyediakan keluaran stabil mulai dari 5 V hingga 24 V. Regulator linier bukanlah catu daya mode sakelar. Keunggulannya meliputi kesederhanaan, biaya rendah, kebisingan rendah, dan riak rendah. Akan tetapi, daya keluarannya biasanya di bawah 10 W, dan efisiensinya sering kali rendah, yang menyebabkan pembangkitan panas. Regulator linier hanya dapat melakukan pengaturan step-down, sedangkan SMPS dapat menggunakan topologi buck, boost, atau buck-boost untuk menaikkan, menurunkan, atau membalikkan polaritas tegangan.

Sistem Catu Daya Mode Sakelar

Sebagian besar televisi modern, komputer pribadi, driver motor DC, dan power amplifier memerlukan perangkat SMPS yang canggih dan berefisiensi tinggi. Perangkat ini menggunakan teknologi switching semikonduktor, bukan metode linier konvensional, untuk menghasilkan tegangan output. Konverter switching dasar terdiri dari tahap switching daya dan rangkaian kontrol. SMPS menawarkan disipasi daya yang lebih rendah dan efisiensi yang lebih tinggi dengan mengoperasikan transistor internal (atau MOSFET daya) dalam kondisi "ON" jenuh dan kondisi "OFF" terputus.

Pengatur Pengalihan Buck

Seri LM2596x dari SLKOR Semikonduktor menyediakan konverter buck DC/DC efisiensi tinggi, menjadikannya solusi ringkas untuk aplikasi yang memerlukan konversi daya yang efisien, seperti desain otomotif dan industri. LM2596x mengintegrasikan osilator frekuensi tetap dan modul kompensasi frekuensi.

Desainnya yang sederhana membutuhkan komponen eksternal yang minimal. Chip ini juga dilengkapi fitur pengaktifan internal dengan histeresis, proteksi suhu berlebih, proteksi arus berlebih, dan proteksi arus berlebih sekunder. Selama kejadian arus berlebih sekunder, chip mengurangi frekuensi operasi dari 150 kHz menjadi 50 kHz. Contohnya adalah regulator switching buck LM2596S-ADJ (Gambar 1).

Gambar 1: LM2596S-ADJ regulator switching buck menghasilkan tegangan keluaran yang stabil. (Kredit gambar: SLKOR Semikonduktor)

Regulator switching buck LM2596SX-12 (Gambar 2) adalah konverter DC/DC PWM frekuensi tetap 150 kHz. Ia menawarkan kemampuan penggerak arus keluaran 3A dengan efisiensi tinggi, riak rendah, dan regulasi saluran/beban yang sangat baik. Dengan memanfaatkan modulasi PWM, chip tersebut mendukung rentang siklus kerja linier 0–100%.

Perangkat ini tidak hanya memberikan respons transien yang sangat baik tetapi juga menempati area PCB yang minimal. Kemasannya yang ringkas dan kepadatan daya yang tinggi membuatnya ideal untuk layar LCD, TV, bingkai foto digital, dekoder, modem, perangkat telekomunikasi, dan peralatan jaringan.

Gambar 2: LM2596SX-12 regulator switching buck memenuhi persyaratan tegangan rendah. (Kredit gambar: SLKOR Semikonduktor)

Pengatur Pengalihan Dorongan

SL2733 adalah konverter boost DC/DC yang dirancang untuk memberikan arus konstan yang presisi untuk menggerakkan beberapa LED. Dengan frekuensi switching 1 MHz yang tetap, SL2733 dapat dipasangkan dengan kapasitor keramik eksternal kecil dan induktor. Arus keluaran dapat disesuaikan melalui resistor eksternal (R1), yang memungkinkan perangkat untuk menggerakkan beberapa LED secara seri. SL2733 cocok untuk menggerakkan LED yang identik, mendukung hingga sembilan LED putih secara seri atau tegangan penggerak maksimum 32 V. Kecerahan LED dapat disesuaikan menggunakan tegangan DC, sinyal logika, atau sinyal modulasi lebar pulsa (PWM). Pin shutdown (SHDW) memungkinkan perangkat untuk beroperasi dalam mode daya mati arus tenang rendah. Selain perlindungan termal dan pembatasan arus kelebihan beban, chip memasuki mode daya sangat rendah selama kesalahan sirkuit terbuka LED. Ia ditempatkan dalam paket SOT23-5 yang ringkas.

Lebih Kecil Lebih Baik

Menggunakan SL2188 Mengurangi jumlah komponen eksternal. Perangkat ini mendukung komponen eksternal yang ringkas, sementara fitur soft-start-nya meminimalkan arus masuk. Perangkat ini menangani berbagai beban arus dan mengintegrasikan MOSFET daya yang mampu mendukung arus switching puncak melebihi 1 A, dengan tegangan keluaran hingga 3.6 V. Desain serbaguna, berdaya tinggi, dan ringkas ini ideal untuk produk baterai lithium sel tunggal, termasuk sistem baterai alkaline dua dan tiga sel, NiMH, atau NiCd. Konverter penguat seperti SL2188 ideal untuk periferal nirkabel, aksesori game, perangkat medis pribadi, dan pemutar media portabel. Kemajuan teknologi yang pesat terus mendorong faktor bentuk yang lebih kecil. Dibandingkan dengan SOP-J8, SL23 yang dikemas dalam SOT2188 secara signifikan mengurangi area PCB yang dibutuhkan.

Gambar 3: Seiring dengan menyusutnya desain komponen, paket miniatur (misalnya, SOT23) menjadi penting. (Kredit gambar: SLKOR Semikonduktor)

Memaksimalkan Efisiensi Sambil Mengurangi Konsumsi Daya

Permintaan miniaturisasi tetap menjadi kekuatan pendorong, di samping kebutuhan untuk menjaga keandalan dan efisiensi daya. Regulator buck switching SY8120B (Gambar 4) menawarkan desain yang ringkas dengan output yang dapat disesuaikan dan penyaluran daya yang andal.

Gambar 4: SY8120B adalah regulator switching buck yang menyalurkan daya secara andal dalam desain yang lebih kecil dan lebih ringkas. (Kredit gambar: SLKOR Semikonduktor)

Beberapa orang mungkin berasumsi miniaturisasi mengorbankan kemampuan beban atau pengiriman daya yang andal, tetapi kenyataannya tidak demikian. SY8120B mencapai efisiensi konversi yang tinggi sekaligus mengurangi konsumsi daya (Gambar 5). Dengan menyediakan arus siaga yang rendah, perangkat bertenaga baterai meminimalkan penggunaan daya saat tidak digunakan. Selain itu, kontrol waktu aktif yang konstan memungkinkan pengoperasian beban ringan yang efisien.

 
Gambar 5: Desainer mencari konverter buck DC/DC efisiensi tinggi yang menyalurkan daya dengan andal. (Kredit gambar: SLKOR Semikonduktor)

Konverter Flyback untuk Aplikasi AC/DC dan DC/DC

Konverter flyback adalah topologi buck-boost yang menggabungkan transformator flyback. Konverter ini cocok untuk konversi AC/DC dan DC/DC, menyediakan isolasi listrik antara input dan output. Konverter ini juga menawarkan perkalian rasio tegangan dan manfaat isolasi. Konverter daya terisolasi menggunakan dua skema kontrol: kontrol mode tegangan dan kontrol mode arus. Untuk operasi yang stabil, kontrol mode arus biasanya lebih disukai.

Konverter DC/DC Buck-Boost

Konverter buck-boost adalah konverter DC/DC klasik yang besarnya tegangan output dapat lebih tinggi atau lebih rendah dari tegangan input. Konverter ini juga dapat menghasilkan tegangan negatif. Mirip dengan konverter flyback, konverter ini menggunakan satu induktor sebagai pengganti transformator. Secara khusus, konverter buck-boost terdiri dari dua topologi berbeda yang mampu menghasilkan tegangan output mulai dari di atas tegangan input hingga nol. Catu daya DC/DC, yang terkadang disebut "chopper," mencakup rangkaian buck-boost yang berfungsi sebagai konverter boost atau buck tergantung pada siklus kerja.

Kesimpulan

Konversi daya efisiensi tinggi dalam desain otomotif dan industri modern bergantung pada regulator switching. Seiring dengan semakin kompaknya desain, permintaan akan perangkat serbaguna dan efisiensi tinggi yang mampu mempertahankan tingkat daya yang stabil tidak pernah sebesar ini. Meskipun regulator switching dapat disebut dengan berbagai nama—SMPS, regulator switching DC/DC, konverter, atau regulator—SLKOR menawarkan berbagai solusi ringkas untuk aplikasi yang memerlukan konversi daya yang efisien.

Regulator switching memiliki nilai penting dalam desain sistem elektronik, menyediakan konversi daya yang stabil dan efisien dengan miniaturisasi dan multi-fungsionalitas. Regulator ini banyak digunakan di berbagai bidang. Melalui artikel ini, kita telah memperoleh pemahaman yang lebih mendalam tentang konsep dasar dan jenis regulator switching, perbedaan antara regulator linier dan SMPS, dan SLKORProduk regulator peralihan efisiensi tinggi dan aplikasinya. 

Apa saja pengalaman atau pertanyaan Anda mengenai desain dan aplikasi regulator switching? Bagikan pendapat Anda di kolom komentar!