Stejnosměrné regulované zdroje napětí
Tyto zdroje jsou nejčastějším výskytem regulovaných zdrojů. Jejich úkolem je převést střídavé napětí ze sítě na pevné stabilizované stejnosměrné napětí. Takovéto zdroje obvykle nahražují baterie, které by byly nákladné a musely by se neustále obměňovat. Výstupní napětí těchto zdrojů se musí vyznačovat stabilní hodnotou bez ohledu na odebíraný proud a kolísání odebíraného proudu. Těmto zdrojům se často říká také "lineární zdroje napětí".

Obrázek 1 ukazuje blokové schema napěťového stejnosměrného regulovatelného zdroje. Na vstupu je nejprve transformátor, který převede střídavé síťové napětí na nižší hodnotu. Za transformátorem následuje usměrňovač, který střídavé napětí usměrní. Usměrňovač je vždy doplněn filtrem, který usměrněné napětí vyhladí. Vzniklé napětí je tak stejnosměrné, ale není regulované. Jeho hodnota se mění jak se změnou síťového napětí, ale především s proudovým odběrem.

Obr.1

Z toho důvodu, aby stejnosměrné napětí nekolísalo s odběrem následuje za usměrňovačem regulátor. Aby regulátor mohl účině fungovat, je nutno mu nastavit referenci, tedy určit jaká má být pevná hodnota výstupního napětí. Regulátor pak na takovou hodnotu reguluje výstupní napětí. A nakonec, na výstupu za regulátorem jsou již jen měřící přístroje odebíraného proudu a napětí.

Následující obr. 2 ukazuje blokové schema téhož zdroje doplněné o tzv. "zpětnou vazbu". Zpětná vazba zavádí zpět do regulátoru informaci o napětí na výstupu a právě odebíraném proudu. Regulátor na základě této informace lépe nastavuje výstupní napětí a řídí (omezuje) výstupní proud ze zdroje do zátěže. Regulátor tak může pracovat v režimu buďto konstatního napětí (označuje se zkratkou "CV" - constant voltage) nebo v režimu konstatního proudu (označení "CC" - constant current).

Obr.2

Konkrétní řešení jednoduchého napěťového regulátoru ukazuje obr. 3. Na vstupu je transformátor, který snižuje síťové napětí 230V na nižší hodnotu. Za tranformátorem následuje můstkový, nebo-li Graetzův usměrňovač tvořený diodami D1 až D4 a doplněný filtračním kondenzátorem C_IN. Teoretická hodnota napětí na kondenzátoru C_IN za Greatzovým usněrňovačem je 1.4-násobek efektní hodnoty napětí na sekundárním vinutí transformátoru. Tedy, pokud transformátor má napětí na sekundárním vinutí 10V, mělo by napětí na kondenzátoru C_IN být 14V. V praxi tomu tak nebude, protože na diodách D1 až D4 jsou úbytky napětí U_f. Toto napětí závisí na typu diody, proudu procházejícím diodou a teplotě diody. Pohybuje se od cca 0.5V až do 1.2V. Protože v Gratzově můstku jsou v sérii dvě diody, bude úbytek dvojnásobek U_f.

Obr.3

Regulátor je v obrázku označen modře. Je znázorněn tzv. "3-svorkový integrovaný regulátor napětí", to jsou například regulátory řady 78xx. Pro napětí +5V je to regulátor 7805, pro napětí +12V regulátor 7812 a podobně. Na vstupu regulátoru je napětí U_IN a do regulátoru vstupuje proud I_IN. Na výstupu regulátoru je napětí U_OUT a z regulátoru vystupuje proud I_OUT. Také regulátor, podobně jako diody, má vlastní úbytek napětí. Toto napětí - úbytek na regulátoru se označuje "Dropout Voltage", zkratka U_DROP nebo V_DROP. Minimální vstupní napětí U_IN musí být nepatrně větší než vlastní úbytek napětí stabilizátoru přičtený k výstupnímu napětí stabilizátoru.

Na druhou stranu, je nutno vzít v úvahu, že napětí na regulátoru, tedy rozdíl mezi U_IN a U_OUT násobený proudem I, který prochází regulátorem, tvoří ztrátový výkon na regulátoru. Tento ztrátový výkon se přemění v teplo, které je nutno z regulátoru odvést.

Příklad:

Vstupní napětí regulátoru U_IN = 11 Volt a regulátor bude typ 7805. Napětí U_DROP pro regulátor 7805 je 2V a výstupní napětí U_OUT je +5V. To znamená, že pro správnou funkci regulátoru musí být minimální napětí vstupní napětí:

My však máme vstupní napětí 11V. Na regulátoru tedy vznikne úbytek napětí

a při proudu 1A tak vzniknou ztráty 6 Watt ( napětí 6 Volt násobené proudem 1A). Těchto 6 Watt se přemění na teplo na regulátoru 7805 bude nutno toto teplo odvést z regulátoru pomocí chladiče.

Z hlediska ztrát by tedy bylo optimálnější vstupní napětí U_IN = 7.5V, kde by vznikaly ztráty U_IN - U_OUT = 7.5V - 5V = 2.5V při proudu 1A pouze 2.5 Watt.

Jaké potřebujeme sekundární napětí transformátoru, abychom dosáhli napětí U_IN právě 7.5V ? Pokud uvážíme ztrátové napětí U_f na diodě 0.8V, pak na dvou diodách je toto napětí 1.6V. Sečteme-li 7.5V + 1.6V , dostaneme požadované napětí Graetzova usměrňovače 9.1V. Potřebné sekundární napětí transformátoru je pak hodnota 9.1V dělená číslem 1.4 (druhá odmocnina z čísla 2). Dostaneme hodnotu 6.5 Volt. Je potřeba připomenout, že těchto 6.5V musí transformátor dávat při plném zatížení proudem 1A. Tzv. "napětí naprázdno", tedy napětí sekundáru transformátoru bez zátěže, bude muset být větší a bude záležet na kvalitě transformátoru.