Podrobné vysvětlení principu 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 regulátor napětí.
Zde zmíněný lineární regulovaný napájecí zdroj se týká DC regulovaného napájecího zdroje, který pracuje v lineárním stavu s nastavovací trubicí. Regulační trubice pracuje v lineárním stavu, který lze chápat následovně: RW (viz analýza níže) je plynule proměnná, tedy lineární. U spínaných zdrojů pracuje spínací tranzistor (ve spínaných zdrojích běžně označovaný jako nastavovací tranzistor) ve dvou stavech: zapnuto - s velmi malým odporem; Nesvítí - Odpor je vysoký. Trubka pracující ve stavu zapnuto/vypnuto zjevně není v lineárním stavu.
Lineární regulovaný napájecí zdroj je relativně raným typem stejnosměrného regulovaného napájecího zdroje. Charakteristiky lineárně regulovaného stejnosměrného napájení jsou: výstupní napětí je nižší než vstupní napětí; Vysoká rychlost odezvy a malé zvlnění výstupu; Nízká hlučnost při práci; Nízká účinnost (LDO, které je dnes často vidět, se zdá, že řeší problémy s účinností); Vysoká tvorba tepla (zejména vysoce výkonné zdroje energie) nepřímo zvyšuje tepelný šum systému.
Princip činnosti: Nejprve si pomocí následujícího diagramu ilustrujme princip regulace napětí v lineárním regulovaném napájecím zdroji.
Proměnný odpor RW a zatěžovací odpor RL tvoří obvod děliče napětí s výstupním napětím:
Uo=Ui × RL/(RW plus RL), proto lze úpravou velikosti RW změnit výstupní napětí. Upozorňujeme, že pokud se v této rovnici 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 diagram nezobrazuje konec vodiče RW připojený vlevo, ale spíše vpravo. Ačkoli ve vzorci nemusí být velký rozdíl, kresba vpravo přesně odráží koncepty „vzorkování“ a „zpětná vazba“ – ve skutečnosti drtivá většina napájecích zdrojů pracuje v režimu vzorkování a zpětné vazby a metody dopředné vazby se používají jen zřídka. nebo jednoduše pomocné metody.
Pokračujme: pokud nahradíme proměnný rezistor na obrázku tranzistorem nebo tranzistorem s efektem pole a hodnotu odporu tohoto "variabilního rezistoru" řídíme detekcí výstupního napětí tak, aby výstupní napětí zůstalo konstantní, dosáhneme cíle stabilizaci napětí. Tento tranzistor nebo tranzistor s efektem pole se používá k nastavení velikosti výstupního napětí, proto se nazývá nastavovací tranzistor.
Vzhledem k tomu, že nastavovací trubice je zapojena do série mezi napájecí zdroj a zátěž, nazývá se sériově regulovaný napájecí zdroj. Odpovídajícím způsobem je zde paralelně regulovaný napájecí zdroj, který upravuje výstupní napětí paralelizací regulační trubice se zátěží. Typický regulátor referenčního napětí TL431 je typ paralelně regulovaného napájecího zdroje. Smyslem paralelního zapojení je zajistit "stabilitu" emitorového napětí elektronky útlumového zesilovače přes bočník, jak je znázorněno na obrázku 2. Možná tento obrázek hned nenaznačuje, že je "paralelní", ale při bližším zkoumání to je to skutečně tak. Je však třeba poznamenat, že zde použitý regulátor napětí pracuje ve své nelineární oblasti. Pokud je tedy považován za zdroj energie, jedná se také o nelineární zdroj energie. Pro usnadnění pochopení každého, hledejme později přiměřeně vhodný diagram, dokud jej nebudeme schopni stručně pochopit.
Vzhledem k tomu, že nastavovací trubice působí jako odpor a generuje teplo, když proud protéká odporem, nastavovací trubice pracující v lineárním stavu obecně generuje velké množství tepla, což má za následek nízkou účinnost. To je jedna z hlavních nevýhod lineárně regulovaných napájecích zdrojů. Pro podrobnější pochopení lineárně regulovaných napájecích zdrojů nahlédněte do učebnice analogových elektronických obvodů. Naším hlavním cílem je pomoci všem objasnit tyto pojmy a jejich vztahy.
