Podrobný princíp fungovania lineárne regulovaného napájacieho zdroja
Podľa pracovného stavu regulačnej elektrónky často rozdeľujeme regulovaný zdroj do dvoch kategórií: lineárny regulovaný zdroj a spínaný regulovaný zdroj. Okrem toho je tu malý napájací zdroj, ktorý využíva Zenerovu trubicu.
Tu uvedený lineárny regulovaný napájací zdroj sa týka jednosmerného regulovaného napájacieho zdroja, v ktorom trubica regulátora pracuje v lineárnom stave. Nastavovacia trubica pracuje v lineárnom stave, ktorý možno chápať takto: RW (pozri analýzu nižšie) je plynule variabilné, teda lineárne. Iné je to pri spínanom napájaní. Spínacia trubica (v spínacom zdroji nastavovaciu trubicu všeobecne nazývame spínacia trubica) pracuje v dvoch stavoch: zapnutá a vypnutá: zapnutá - odpor je veľmi malý; vypnuté - odpor je veľmi malý veľký. Rúrka pracujúca v zapnutom-vypnutom stave zjavne nie je v lineárnom stave.
Lineárny regulovaný napájací zdroj je typ DC regulovaného napájacieho zdroja, ktorý sa používal skôr. Charakteristiky lineárne regulovaného zdroja jednosmerného prúdu sú: výstupné napätie je nižšie ako vstupné; rýchlosť odozvy je rýchla, výstupné zvlnenie je malé; hluk generovaný prácou je nízky; efektívnosť je nízka (zdá sa, že LDO, ktorá sa teraz často objavuje, rieši problém efektívnosti); Veľké generovanie tepla (najmä vysokovýkonné napájanie), ktoré nepriamo zvyšuje tepelný šum do systému.
Princíp činnosti: Na ilustráciu princípu lineárneho regulovaného napájania na reguláciu napätia najskôr použijeme nasledujúci obrázok.
Ako je znázornené na obrázku nižšie, premenný odpor RW a zaťažovací odpor RL tvoria obvod deliča napätia a výstupné napätie je:
Uo=Ui×RL/(RW plus RL), takže úpravou veľkosti RW možno zmeniť výstupné napätie. Upozorňujeme, že ak sa v tomto vzorci 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 obrázok nekreslí vývod RW doľava, ale doprava. Hoci v tom nie je žiadny rozdiel od vzorca, nákres vpravo iba odráža pojmy „vzorkovanie“ a „spätná väzba“--väčšina skutočných napájacích zdrojov pracuje v režime vzorkovania a spätnej väzby Nižšie je metóda spätnej väzby sa používa zriedka, alebo ak sa používa, je to len pomocná metóda.
Pokračujme: Ak použijeme triódový alebo poľný tranzistor na nahradenie premenlivého odporu na obrázku a riadime hodnotu odporu tohto "varistora" detekciou výstupného napätia, aby výstupné napätie zostalo konštantné, aby sme mohli je dosiahnutý účel stabilizácie napätia. Táto trióda alebo elektrónka s efektom poľa sa používa na nastavenie výstupu napätia, preto sa nazýva nastavovacia elektrónka.
Ako je znázornené na obrázku 1, keďže trubica regulátora je zapojená do série medzi napájací zdroj a záťaž, 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 obrázok neumožňuje vidieť, že ide o „paralelné spojenie“, ale naozaj, bližší pohľad. 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.
