Důkladnější vysvětlení konceptu provozu lineárního řízeného napájecího zdroje
Regulované zdroje často kategorizujeme do dvou skupin podle funkčního stavu regulační elektronky: spínané regulované zdroje a lineárně regulované zdroje. Nechybí ani maličký zdroj napájený zenerovými trubicemi.
Stejnosměrně regulovaný napájecí zdroj, ve kterém trubice regulátoru pracuje v lineárním stavu, je zde označován jako lineární regulovaný napájecí zdroj. Abyste pochopili, jak nastavovací trubice funguje v lineárním stavu, zvažte následující: RW je plynule proměnná nebo lineární (viz analýza níže). U spínaného zdroje je tomu jinak. Spínací trubice pracuje ve dvou stavech: zapnuto a vypnuto: zapnuto, odpor je extrémně malý; vypnuto, odpor je velmi malý velký. V spínaném zdroji obvykle označujeme nastavovací trubici jako spínací trubici. Trubka pracující ve stavu zapnuto-vypnuto to samozřejmě nedělá lineárním způsobem.
Starší styl stejnosměrného regulovaného napájecího zdroje je lineární regulovaný napájecí zdroj. Zdá se, že LDO, které je nyní často k vidění, řeší problém účinnosti. Avšak lineárně regulovaný stejnosměrný napájecí zdroj má následující charakteristiky: výstupní napětí je nižší než vstupní napětí; rychlost odezvy je rychlá; výstupní zvlnění je malé; hluk vytvářený prací je nízký; účinnost je nízká; a velký vývin tepla (zejména u vysoce výkonných zdrojů), což nepřímo zvyšuje tepelný šum do systému.
Princip činnosti: Následující obrázek ukazuje, jak lineárně řízený napájecí zdroj reguluje napětí.
Uo=UiRL/(RW plus RL), takže výstupní napětí lze měnit změnou velikosti RW. Všimněte si prosím, že v tomto vzorci, pokud vezmeme v úvahu pouze změnu hodnoty proměnného rezistoru RW, výstup Uo není lineární; pokud však vezmeme v úvahu RW i RL, výstup Uo je lineární. Všimněte si také skutečnosti, že náš obrázek ukazuje vyvedení RW spíše doprava než doleva. Obrázek vpravo zobrazuje pouze pojmy „vzorkování“ a „zpětná vazba“, i když mezi vzorcem není žádný rozdíl; většina originálních napájecích zdrojů funguje na způsob vzorkování a zpětné vazby. Dopředný přístup se níže používá pouze příležitostně nebo se používá pouze jako pomocná metoda.
Jdeme dál: Nahradíme-li proměnný rezistor ve schématu triodovým nebo tranzistorem s efektem pole a odpor tohoto „varistoru“ regulujeme snímáním výstupního napětí tak, aby výstupní napětí bylo konstantní, můžeme Stabilizace napětí uspěje v jejím cílem. Tato trioda nebo elektronka s efektem pole se nazývá nastavovací elektronka, protože se používá k úpravě napěťového výstupu.
Protože je trubice regulátoru zapojena do série mezi napájecí zdroj a zátěž, nazývá se sériově regulovaný napájecí zdroj. Odpovídajícím způsobem existuje také bočníkový regulovaný zdroj, který má upravovat výstupní napětí připojením elektronky regulátoru paralelně k zátěži. Typický regulátor referenčního napětí TL431 je regulátor napětí bočníkového typu. Takzvané paralelní zapojení znamená, že stejně jako u elektronky regulátoru napětí na obrázku 2 je "stabilita" emitorového napětí elektronky útlumového zesilovače zajištěna bočníkem. Možná vám tento údaj neumožňuje vidět, že se jedná o „paralelní spojení“, ale při bližším pohledu tomu tak skutečně je. Zde by však každý měl zpozornět: elektronka regulátoru napětí zde pracuje ve své nelineární oblasti, takže pokud si myslíte, že jde o zdroj, je to také nelineární zdroj. Aby to bylo pro každého srozumitelnější, podívejme se zpět na přiměřeně vhodný obrázek, dokud jej nebudeme schopni stručně pochopit.
Protože nastavovací trubice je ekvivalentní rezistoru, bude generovat teplo, když proud protéká odporem, takže nastavovací trubice pracující v lineárním stavu bude obecně generovat velké množství tepla, což má za následek nízkou účinnost. To je jedna z nejdůležitějších nevýhod lineárně regulovaných napájecích zdrojů. Pro podrobnější pochopení lineárně regulovaných napájecích zdrojů nahlédněte do učebnic analogových elektronických obvodů. Zde vám především pomůžeme objasnit tyto pojmy a vztah mezi nimi.
