Dôkladnejšie vysvetlenie koncepcie prevádzky lineárneho riadeného zdroja
Regulované zdroje často kategorizujeme do dvoch skupín podľa funkčného stavu regulačnej trubice: spínané regulované zdroje a lineárne regulované zdroje. Nechýba ani maličký zdroj napájaný Zenerovou trubicou.
Jednosmerne regulovaný napájací zdroj, v ktorom regulačná trubica pracuje v lineárnom stave, sa tu označuje ako lineárne regulovaný napájací zdroj. Aby ste pochopili, ako nastavovacia trubica funguje v lineárnom stave, zvážte nasledovné: RW je plynule premenlivé alebo lineárne (pozri analýzu nižšie). V spínaných zdrojoch je to iné. Spínacia trubica pracuje v dvoch stavoch: zapnutá a vypnutá: zapnutá, odpor je extrémne malý; vypnutý, odpor je veľmi malý veľký. V spínacom zdroji zvyčajne označujeme nastavovaciu trubicu ako spínaciu trubicu. Samozrejme, trubica pracujúca v zapnutom-vypnutom stave to nerobí lineárnym spôsobom.
Starším štýlom jednosmerného regulovaného napájania je lineárne regulované napájanie. Zdá sa, že problém s efektívnosťou rieši LDO, ktoré sa teraz často objavuje. Avšak lineárne regulovaný zdroj jednosmerného prúdu má nasledujúce charakteristiky: výstupné napätie je nižšie ako vstupné; rýchlosť odozvy je rýchla; výstupné zvlnenie je malé; hluk generovaný prácou je nízky; účinnosť je nízka; a veľký vývin tepla (najmä pri vysokovýkonných zdrojoch), čo nepriamo zvyšuje tepelný šum do systému.
Princíp činnosti: Nasledujúci obrázok ukazuje, ako lineárne riadený zdroj energie reguluje napätie.
Uo=UiRL/(RW plus RL), teda výstupné napätie možno meniť zmenou veľkosti RW. Všimnite si prosím, že v tomto vzorci, ak vezmeme do úvahy iba zmenu hodnoty premenného odporu RW, výstup Uo nie je lineárny; ak však vezmeme do úvahy RW aj RL, výstup Uo je lineárny. Tiež si všimnite skutočnosť, že náš obrázok ukazuje vybiehanie RW skôr doprava ako doľava. Obrázok vpravo zobrazuje iba pojmy „vzorkovanie“ a „spätná väzba“, aj keď neexistuje žiadny rozdiel od vzorca; väčšina originálnych napájacích zdrojov funguje spôsobom vzorkovania a spätnej väzby. Dopredný prístup sa nižšie používa len príležitostne alebo sa používa len ako pomocná metóda.
Poďme ďalej: Ak nahradíme premenný odpor v schéme triódovým alebo poľným tranzistorom a odpor tohto „varistora“ regulujeme snímaním výstupného napätia tak, aby výstupné napätie bolo konštantné, môžeme Stabilizácia napätia uspeje v r. jej cieľom. Táto trióda alebo elektrónka s efektom poľa sa označuje ako nastavovacia elektrónka, pretože sa používa na úpravu napäťového výstupu.
Pretože trubica regulátora je zapojená do série medzi napájacím zdrojom a záťažou, nazýva sa sériovo regulovaný napájací zdroj. Zodpovedajúcim spôsobom existuje aj bočný regulovaný napájací zdroj, ktorý má prispôsobovať výstupné napätie pripojením regulačnej trubice paralelne so záťažou. Typický regulátor referenčného napätia TL431 je skratový regulátor napätia. Takzvané paralelné zapojenie znamená, že podobne ako elektrónka regulátora napätia na obrázku 2, "stabilita" emitorového napätia tlmiacej zosilňovacej elektrónky je zabezpečená bočníkom. Možno vám tento údaj neumožňuje vidieť, že ide o „paralelné spojenie“, ale pri bližšom pohľade je to skutočne tak. Tu by však mal každý venovať pozornosť: elektrónka regulátora napätia tu pracuje vo svojej nelineárnej oblasti, takže ak si myslíte, že ide o napájací zdroj, je to tiež nelineárny zdroj. Aby to bolo pre každého ľahšie pochopiteľné, pozrime sa späť na primerane vhodný obrázok, kým ho nedokážeme stručne pochopiť.
Pretože nastavovacia trubica je ekvivalentná rezistoru, bude generovať teplo, keď prúd preteká cez odpor, takže nastavovacia trubica pracujúca v lineárnom stave bude vo všeobecnosti generovať veľa tepla, čo má za následok nízku účinnosť. Toto je jedna z najdôležitejších nevýhod lineárnych regulovaných napájacích zdrojov. Pre podrobnejšie pochopenie lineárne regulovaných zdrojov napájania si pozrite učebnice o analógových elektronických obvodoch. Tu vám predovšetkým pomôžeme objasniť tieto pojmy a vzťah medzi nimi.
