Jännitesäätimet ottavat tulojännitteen ja luovat säädetyn lähtöjännitteen kiinteällä tai säädettävällä tasolla. Tätä lähtöjännitetason automaattista ohjausta käsittelevät eri tyyppiset jännitesäätimet eri tavalla.
Jännitesäätimien tyypit
Edullisimmat ja usein helpoimmin käytettävät jännitesäätimet ovat lineaariset jännitesäätimet. Lineaariset säätimet ovat kompakteja ja niitä käytetään yleisesti pienjännitejärjestelmissä. Kytkentäsäätimet ovat tehokkaampia kuin lineaariset jännitesäätimet, mutta niitä on vaikeampi käyttää ja ne ovat kalliimpia. Zener-diodit ovat halpoja ja helppokäyttöisiä, mutta vähemmän tehokkaita kuin lineaariset säätimet.
Lineaariset säätimet
Yksi yksinkertaisimmista tavoista tarjota vakaa jännite elektroniikkaan on käyttää tavallista 3-napaista lineaarista jännitteensäädintä, kuten LM7805, joka tarjoaa 5 voltin 1 ampeerin ulostulon jopa 36 voltin tulojännitteellä. (mallista riippuen). Lineaarisäätimet toimivat säätämällä säätimen ekvivalenttisarjavastusta (ESR) takaisinkytkentäjännitteen perusteella ja muuttaen ne olennaisesti jännitteenjakajapiiriksi. Tämän ansiosta säädin voi tuottaa tasaisen jännitteen sen nykyisestä kuormituksesta riippumatta sen nykyiseen kapasiteettiin asti. Yksi lineaaristen jännitesäätimien suurimmista haitoista on suuri minimijännitehäviö, joka on 2,0 volttia standardinmukaisessa LM7805 lineaarisen jännitesäätimessä. Tämä tarkoittaa, että vakaan 5 voltin ulostulon saamiseksi tarvitaan vähintään 7 voltin tulo. Tällä jännitehäviöllä on suuri osa lineaarisäätimen hävittämässä tehossa, jonka on hävitettävä vähintään 2 wattia syötettäessä 1 ampeerin kuormaa (2 voltin jännitehäviö kertaa 1 ampeeri). Tehohäviö pahenee, kun tulo- ja lähtöjännitteen välinen ero kasvaa. Esimerkiksi kun 7 voltin lähde, joka on säädetty 5 volttiin ja syöttää 1 ampeeria, haihduttaa 2 wattia lineaarisäätimen kautta, kun taas 10 voltin lähde, joka on säädetty 5 volttiin ja syöttää samaa virtaa, haihduttaa 5 wattia, jättäen säätimen tehokkuudeksi vain 50 %.
Säätimien vaihto
Lineaarisäätimet ovat loistavia ratkaisuja pienitehoisiin ja edullisiin sovelluksiin, joissa tulon ja lähdön välinen jännite-ero on pieni eikä vaadi paljon virtaa. Lineaaristen säätimien suurin haitta on, että ne ovat tehottomia, ja se on totta kytkinohjaimet tulevat peliin. Kun vaaditaan suurta hyötysuhdetta tai laajaa tulojännitealuetta odotetaan, kytkentäsäätimestä tulee paras vaihtoehto. Kytkentäjännitesäätimien tehon hyötysuhde on 85 % tai parempi verrattuna lineaarisiin jännitesäätimiin, jotka ovat usein alle 50 %. Kytkentäsäätimet vaativat yleensä lisäkomponentteja lineaaristen säätimien sijaan. Komponenttien arvoilla on suurempi vaikutus kytkentäsäätimien kokonaissuorituskykyyn kuin lineaarisilla säätimillä. Suunnitteluhaasteita on myös kytkentäsäätimien tehokkaassa käytössä ilman, että piirin suorituskyky heikkenee säätimen synnyttämän elektronisen kohinan vuoksi.
Zener diodit
Yksi helpoimmista tavoista säätää jännitettä on Zener-diodilla. Lineaarisilla säätimillä on yleensä yksinkertainen rakenne, mutta Zener-diodi tarjoaa riittävän jännitteen säädön yhdessä komponentissa. Koska Zener-diodit shunttaavat ylimääräisen jännitteen, joka ylittää läpilyöntijännitteen kynnyksen, maahan, sitä voidaan käyttää yksinkertaisena jännitteensäätimenä, jonka lähtöjännite vedetään Zener-diodin johtojen yli. Zenereillä on kuitenkin usein rajalliset tehonkäsittelyominaisuudet, mikä rajoittaa ne vain pienitehoisiin sovelluksiin. Kun Zener-diodeja käytetään tällä tavalla, on parasta rajoittaa käytettävissä olevaa tehoa, joka voi virrata Zenerin läpi, valitsemalla strategisesti sopivan kokoinen vastus.