להיות מיתוג הרגולטור , מעגל זה יעיל ביותר ולא יבזבז או יפזר אנרגיה, בניגוד לווסתים ליניאריים כגון IC 7812, או IC LM317 או IC LM338.
מדוע הרגולטורים ליניאריים כמו 7812, LM317 ו-LM338 הם ממירי Step Down גרועים?
ווסתים ליניאריים כגון 7812 ו-LM317 נחשבים לממירי ירידה לא יעילים בשל המאפיינים התפעוליים שלהם.
בווסת ליניארי, מתח הכניסה העודף עובר פיזור בצורה של חום. זה מרמז שמפל המתח בין מסוף הקלט והמוצא פשוט 'נשרף' כאנרגיה מבוזבזת. הרגולטור הליניארי פועל על ידי פעולתו כנגד משתנה, התאמת ההתנגדות שלו לפיזור האנרגיה העודפת ולוויסות מתח המוצא.
תהליך פיזור זה מוביל לאובדן כוח ניכר ויעילות נמוכה. היעילות של ווסת לינארי נקבעת על ידי היחס בין הספק המוצא להספק המבוא. ככל שהפרש מתח הקלט-פלט גדל, גדל גם ההספק המתפזר כחום, שהוא הפרש המתח כפול זרם המוצא. כתוצאה מכך, היעילות פוחתת ככל שהפרש המתח בין הכניסה והיציאה עולה.
לדוגמה, כאשר משתמשים בווסת ליניארי כדי לווסת כניסה של 24 וולט עד ל-12 וולט, עודפי ה-12 וולט מתפזרים כחום. הדבר עלול לגרום לבזבוז כוח משמעותי ולחייב מנגנוני קירור נוספים ביישומים הכוללים הספק גבוה.
לעומת זאת, החלפת רגולטורים (כגון ממירי באק ) יעילים יותר להמרה מטה. הם משתמשים בשילוב של משרנים, קבלים ומתגים כדי להמיר את המתח ביעילות.
ווסתי מיתוג אוגרים אנרגיה במהלך שלב אחד של מחזור המיתוג ומספקים אותה במהלך אחר, ובכך ממזערים את פיזור האנרגיה כחום. בהתאם לתכנון הספציפי, מיתוג הרגולטורים יכולים להשיג יעילות הנעה בין 80-95% או אפילו יותר.
לסיכום, בעוד שווסים ליניאריים כמו 7812 ו-LM317 הם פשוטים וחסכוניים, הם אינם הבחירה היעילה ביותר להמרה מטה כאשר יעילות החשמל מהווה דאגה משמעותית.
תיאור מעגל
האיור שלהלן מציג את הדיאגרמה הבסיסית של ממיר 24V ל-12V.
וסת המיתוג המשמש הוא דגם נפוץ של מוטורולה: µA78S40.
האיור הבא מציג את המבנה הפנימי של מעגל משולב זה, הכולל רכיבים הכרחיים שונים לווסת מיתוג: מתנד, כפכף, קומפרטור, מקור ייחוס מתח, דרייבר וטרנזיסטורי מיתוג.
בנוסף, קיים מגבר תפעולי שאינו נחוץ עבור יישום זה. סינון והחלקה של ספק הכוח מטופלים על ידי קבלים C3 עד C7.
הקבל C1 קובע את תדירות המתנד, בעוד שהנגדים R1, R5 ו-R6 עוזרים להגביל את זרם המוצא של הממיר.
המתח על הנגד R1 פרופורציונלי לזרם שמספק הממיר.
על ידי הגדרת הפרש מתח של כ-0.3 וולט בין פינים 13 ו-14 של ה-µA78S40, הנגדים R6 ו-R7 יוצרים מחלק מתח, המאפשר להגבלה של זרם להתרחש בסביבות 5A.
מקור הייחוס למתח, מנותק על ידי קבל C2, זמין בפין 8 של IC1.
מתח ייחוס זה מופעל על הקלט הלא-היפוך של המשווה הפנימי של IC1. כניסת ההיפוך מוגדרת לפוטנציאל פרופורציונלי למתח המוצא של הממיר.
כדי לשמור על מתח מוצא קבוע, המשווה שולט בשלב המוצא של IC1.
שתי הכניסות של המשווה נשמרות באותו פוטנציאל, ומתח המוצא ניתן על ידי הנוסחה הבאה:
Vs = 1.25 * [1 + (R4 + Aj1) / R5].
הנגד המתכוונן Aj1 מאפשר לכוון את מתח המוצא של הממיר בטווח של +10V עד +15V.
שני טרנזיסטורי המוצא יוצרים זוג דרלינגטון, והמיתוג הרצוף שלהם נשלט על ידי הכפכף בסנכרון עם התנודות של הקבל C1.
בשילוב עם שער AND, הכפכף הזה נשלט על ידי המשווה כדי להתאים את זמן ההולכה של שלב המוצא של µA78S40 ולשמור על מתח מוצא קבוע.
המצב הרווי או החסום של הטרנזיסטור T1 עוקב אחר המצב של צמד Darlington של IC1. כאשר שלב המוצא של IC1 רווי, הטרנזיסטור T1 מוטה, וזרם הבסיס שלו מוגבל על ידי הנגד R2.
הנגד R3, יחד עם הנגד R9, יוצר מחלק מתח, המגביל את מתח ה-VBE של הטרנזיסטור T1 בתחילת תהליך המיתוג.
טרנזיסטור T1, הפועל כדגם של דרלינגטון, מתנהג כמתג פתוח או סגור בתדר של המתנד של µA78S40.
המשרן L1 מאפשר את ירידת המתח מ-24V ל-12V תוך שימוש בתכונות השראות. במצב יציב, כאשר הטרנזיסטור T1 רווי, מתח של +12V מופעל על פני המשרן L1.
במהלך שלב זה, השראות אוגרת אנרגיה, אותה היא משחררת כאשר המתח המופעל נעלם. לפיכך, כאשר טרנזיסטור T1 חסום, המשרן L1 נוטה לשמור על הזרם הזורם דרכו.
דיודה D1 הופכת מוליכה, וכוח נגדי אלקטרו-מוטיבי של -12V מופיע על פני המשרן L1.
