Podrobné vysvetlenie princípu fungovania lineárne regulovaného napájacieho zdroja
Podľa pracovného stavu regulačnej trubice často rozdeľujeme regulovaný zdroj do dvoch kategórií: lineárny regulovaný zdroj a spínaný regulovaný zdroj. Okrem toho je tu malý napájací zdroj, ktorý využíva regulátor napätia.
Tu uvedený lineárny regulovaný napájací zdroj sa týka jednosmerného regulovaného napájacieho zdroja, ktorý pracuje v lineárnom stave s nastavovacou trubicou. Nastavovacia trubica pracuje v lineárnom stave, ktorý možno chápať nasledovne: RW (pozri analýzu nižšie) je plynule variabilné, to znamená lineárne. V spínaných zdrojoch pracuje spínací tranzistor (v spínaných zdrojoch bežne označovaný ako nastavovací tranzistor) v dvoch stavoch: zapnutý - s veľmi nízkym odporom; Nesvieti - Odpor je vysoký. Rúrka pracujúca v zapnutom/vypnutom stave zjavne nie je v lineárnom stave.
Lineárne regulované napájanie je relatívne skorým typom jednosmerného regulovaného napájacieho zdroja. Charakteristiky lineárneho regulovaného jednosmerného napájania sú: výstupné napätie je nižšie ako vstupné; Rýchla rýchlosť odozvy a malé zvlnenie výstupu; Nízky hluk spôsobený prácou; Nízka účinnosť (LDO, ktorá sa v súčasnosti často objavuje, zdá sa, že rieši problémy s účinnosťou); Vysoká tvorba tepla (najmä vysokovýkonné zdroje energie) nepriamo zvyšuje tepelný šum v systéme.
Princíp činnosti: Na ilustráciu princípu regulácie napätia v lineárnom regulovanom napájacom zdroji najskôr použijeme nasledujúci diagram.
Variabilný odpor RW a zaťažovací odpor RL tvoria obvod deliča napätia s výstupným napätím:
Uo=Ui × RL/(RW plus RL), teda úpravou veľkosti RW možno zmeniť výstupné napätie. Upozorňujeme, že v tejto rovnici, ak sa pozrieme iba na zmenu hodnoty nastaviteľného odporu RW, výstup Uo nie je lineárny, ale ak sa pozrieme na RW a RL spolu, je lineárny. Všimnite si tiež, že náš diagram neznázorňuje koniec vodiča RW pripojený vľavo, ale vpravo. Aj keď vo vzorci nemusí byť veľký rozdiel, kresba vpravo presne odráža pojmy „vzorkovanie“ a „spätná väzba“ – v skutočnosti veľká väčšina napájacích zdrojov pracuje v režime vzorkovania a spätnej väzby a metódy spätnej väzby sa používajú len zriedka. alebo jednoducho pomocné metódy.
Pokračujme: ak nahradíme premenný rezistor na obrázku tranzistorom alebo tranzistorom s efektom poľa a riadime hodnotu odporu tohto "variabilného odporu" detekciou výstupného napätia tak, aby výstupné napätie zostalo konštantné, dosiahneme cieľ stabilizácie napätia. Tento tranzistor alebo tranzistor s efektom poľa sa používa na nastavenie veľkosti výstupného napätia, preto sa nazýva nastavovací tranzistor.
Vzhľadom na to, že nastavovacia trubica je zapojená do série medzi napájací zdroj a záťaž, nazýva sa sériovo regulovaný napájací zdroj. Zodpovedajúcim spôsobom existuje paralelný regulovaný zdroj, ktorý prispôsobuje výstupné napätie paralelným usporiadaním regulačnej trubice so záťažou. Typický regulátor referenčného napätia TL431 je typ paralelne regulovaného napájacieho zdroja. Význam paralelného zapojenia je zabezpečiť "stabilitu" emitorového napätia elektrónky útlmového zosilňovača cez bočník, ako je znázornené na obrázku 2. Možno tento obrázok hneď nenaznačuje, že je "paralelné", ale pri bližšom pohľade je to skutočne tak. Treba však poznamenať, že tu použitý regulátor napätia pracuje vo svojej nelineárnej oblasti. Preto, ak sa považuje za zdroj energie, je to tiež nelineárny zdroj energie. Pre uľahčenie pochopenia každého, pozrime sa neskôr na primerane vhodný diagram, kým ho stručne nepochopíme.
Vzhľadom na skutočnosť, že nastavovacia trubica pôsobí ako odpor a generuje teplo, keď cez odpor preteká prúd, nastavovacia trubica pracujúca v lineárnom stave vo všeobecnosti generuje veľké množstvo tepla, čo má za následok nízku účinnosť. Toto je jedna z hlavných nevýhod lineárne regulovaných napájacích zdrojov. Pre podrobnejšie pochopenie lineárnych regulovaných zdrojov napájania si pozrite učebnicu analógových elektronických obvodov. Naším hlavným cieľom je pomôcť každému objasniť tieto pojmy a ich vzťahy.
