Ein Spannungsregler ist ein Gerät, das eine relativ konstante Ausgangsspannung aufrechterhält, obwohl seine Eingangsspannung stark schwanken kann. Es gibt eine Vielzahl spezifischer Typen von Spannungsreglern, die auf der jeweiligen Methode basieren, mit der sie die Spannung in einer Schaltung steuern. Im Allgemeinen funktioniert ein Spannungsregler, indem er seine Ausgangsspannung mit einer festen Referenz vergleicht und diese Differenz mit einer negativen Rückkopplungsschleife minimiert.
Passive Spannungsregler sind ein sehr einfaches Design, das nur verwendet werden kann, wenn die Eingangsspannung immer größer als die Ausgangsspannung ist. Es enthält einen Widerstand, der die Ausgangsspannung auf das gewünschte Niveau reduziert. Der Widerstand leitet die überschüssige Spannung einfach als Wärme ab. Schaltungen, die möglicherweise eine Spannungserhöhung erfordern, benötigen einen aktiven Spannungsregler.
Ein einfacher Spannungsregler basiert auf einem einfachen elektromechanischen Design. Ein an den Stromkreis angeschlossener Draht ist so gewickelt, dass er einen Elektromagneten bildet. Mit der Spannung im Stromkreis steigt auch die Stärke des Elektromagneten. Dadurch bewegt sich ein Eisenkern in Richtung des Elektromagneten, der mit einem Netzschalter verbunden ist. Wenn der bewegliche Magnet den Schalter zieht, reduziert er die Spannung im Stromkreis.
Der Eisenkern wird durch eine gewisse Kraft, beispielsweise eine Feder oder Schwerkraft, vom Elektromagneten zurückgehalten. Wenn die Spannung im Stromkreis abnimmt, wird der Elektromagnet schwächer. Dadurch kann sich der Eisenkern wieder in seine Ruheposition bewegen, was den Schalter wieder einschaltet und die Spannung des Stromkreises erhöht. Dadurch entsteht eine negative Rückkopplungsschleife, d. h. der Spannungsregler reduziert die Spannung, wenn sie zu hoch ist, und erhöht die Spannung, wenn sie zu niedrig ist.
Die Empfindlichkeit eines Spannungsreglers kann durch ein Design, das es dem Eisenkern ermöglicht, sich entlang einer Reihe von Widerständen oder Wicklungen zu bewegen, erheblich erhöht werden. Wenn sich die Position des Eisenkerns ändert, kontaktiert er den Stromkreis an verschiedenen Stellen, was die Spannung des Stromkreises je nach Bedarf ändert. Dieses Design ermöglicht es dem Spannungsregler, auf sehr kleine Änderungen der Spannung der Schaltung zu reagieren.
Ein Netzregler ist ein spezifischerer Begriff für ein Gerät, das die Spannung in einer Wechselstromverteilungsleitung steuert. Ein Wechselspannungsstabilisator verwendet typischerweise einen stufenlos verstellbaren Autotransformator, um die Hauptspannung in einem Haus zu regulieren. Ein DC-Spannungsstabilisator regelt häufig die Rohspannung einer Batterie, indem er einen Shunt verwendet, der nur bei einer bestimmten Spannung Strom leitet.
