Podrobný princip činnosti lineárně regulovaného napájecího zdroje
Podle pracovního stavu regulační elektronky rozdělujeme často regulovaný zdroj do dvou kategorií: lineární regulovaný zdroj a spínaný regulovaný zdroj. Navíc je zde malý napájecí zdroj, který využívá Zenerovu trubici.
Zde zmíněný lineární regulovaný napájecí zdroj se týká stejnosměrně regulovaného napájecího zdroje, ve kterém trubice regulátoru pracuje v lineárním stavu. Regulační trubice pracuje v lineárním stavu, který lze chápat takto: RW (viz analýza níže) je plynule proměnná, tedy lineární. Jiné je to u spínaného zdroje. Spínací elektronka (ve spínaném zdroji obecně nazýváme nastavovací elektronku spínací elektronka) pracuje ve dvou stavech: zapnuto a vypnuto: zapnuto - odpor je velmi malý; vypnuto - odpor je velmi malý velký. Trubka pracující ve stavu zapnuto-vypnuto zjevně není v lineárním stavu.
Lineární regulovaný napájecí zdroj je typ stejnosměrného regulovaného napájecího zdroje, který byl používán dříve. Charakteristiky lineárně regulovaného stejnosměrného zdroje jsou: výstupní napětí je nižší než vstupní napětí; rychlost odezvy je vysoká, výstupní zvlnění je malé; hluk vytvářený prací je nízký; účinnost je nízká (zdá se, že LDO, která se nyní často objevuje, řeší problém účinnosti); Velký vývin tepla (zejména vysoce výkonné napájení), který nepřímo zvyšuje tepelný šum do systému.
Princip činnosti: Nejprve si pomocí následujícího obrázku ilustrujeme princip lineárního regulovaného napájecího zdroje pro regulaci napětí.
Jak je znázorněno na obrázku níže, proměnný odpor RW a zatěžovací odpor RL tvoří obvod děliče napětí a výstupní napětí je:
Uo=Ui×RL/(RW plus RL), takže úpravou velikosti RW lze změnit výstupní napětí. Upozorňujeme, že pokud se v tomto vzorci podíváme pouze na změnu hodnoty nastavitelného odporu RW, výstup Uo není lineární, ale pokud se podíváme na RW a RL společně, je lineární. Všimněte si také, že náš obrázek nekreslí vývod RW doleva, ale doprava. Ačkoli zde není žádný rozdíl od vzorce, nákres vpravo pouze odráží pojmy „vzorkování“ a „zpětná vazba“--většina skutečných napájecích zdrojů pracuje v režimu vzorkování a zpětné vazby Níže je metoda zpětné vazby se používá zřídka, nebo pokud se používá, je to pouze pomocná metoda.
Pokračujme: Pokud použijeme triodu nebo tranzistor s efektem pole k nahrazení proměnného rezistoru na obrázku a regulujeme hodnotu odporu tohoto "varistoru" detekcí výstupního napětí, takže výstupní napětí zůstane konstantní, takže můžeme je dosaženo účelu stabilizace napětí. Tato trioda neboli elektronka s efektem pole se používá k nastavení napěťového výstupu, proto se nazývá nastavovací elektronka.
Jak je znázorněno na obrázku 1, protože trubice regulátoru je 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 obrázek neumožňuje vidět, že se jedná o „paralelní spojení“, ale opravdu bližší pohled. 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.
