Lineaarisesti säädetyn virtalähteen yksityiskohtainen toimintaperiaate
Säätöputken toimintatilan mukaan jaamme säädetyn teholähteen usein kahteen luokkaan: lineaarinen säädettävä teholähde ja kytkentäsäädettävä teholähde. Lisäksi on pieni virtalähde, joka käyttää Zener-putkea.
Tässä mainittu lineaarisesti säädettävä teholähde viittaa DC-säädettyyn tehonsyöttöön, jossa säädinputki toimii lineaarisessa tilassa. Säätöputki toimii lineaarisessa tilassa, mikä voidaan ymmärtää näin: RW (katso alla oleva analyysi) on jatkuvasti muuttuva eli lineaarinen. Se on erilainen kytkentävirtalähteessä. Kytkentäputki (hakkuriteholähteessä kutsumme säätöputkea yleensä kytkentäputkeksi) toimii kahdessa tilassa: päällä ja pois päältä: päällä - vastus on hyvin pieni; pois päältä - vastus on hyvin pieni suuri. On-off-tilassa toimiva putki ei selvästikään ole lineaarisessa tilassa.
Lineaarisesti säädettävä virtalähde on DC-säädelty virtalähde, jota käytettiin aiemmin. Lineaarisesti säädetyn tasavirtalähteen ominaisuudet ovat: lähtöjännite on pienempi kuin tulojännite; vastenopeus on nopea, lähdön aaltoilu on pieni; työn tuottama melu on vähäistä; tehokkuus on alhainen (nyt usein nähty LDO näyttää ratkaisevan tehokkuusongelman); Suuri lämmöntuotanto (erityisesti suuritehoinen virtalähde), joka epäsuorasti lisää lämpökohinaa järjestelmään.
Toimintaperiaate: Käytämme ensin seuraavaa kuvaa havainnollistamaan lineaarisesti säädetyn tehonsyötön periaatetta jännitteen säätämiseksi.
Kuten alla olevasta kuvasta näkyy, säädettävä vastus RW ja kuormitusvastus RL muodostavat jännitteenjakajapiirin ja lähtöjännite on:
Uo=Ui×RL/(RW plus RL), joten säätämällä RW:n kokoa, lähtöjännitettä voidaan muuttaa. Huomaa, että tässä kaavassa, jos katsomme vain säädettävän vastuksen RW arvon muutosta, Uo:n lähtö ei ole lineaarinen, mutta jos katsomme RW:tä ja RL:ää yhdessä, se on lineaarinen. Huomaa myös, että kuvamme ei piirrä RW:n ulosjohtoa vasemmalle, vaan oikealle. Vaikka kaavassa ei ole eroa, oikealla oleva piirros heijastaa vain käsitteitä "näytteenotto" ja "palaute"--useimmat todelliset virtalähteet toimivat näytteenotto- ja palautetilassa. Alla on eteenpäinkytkentämenetelmä käytetään harvoin, tai jos sitä käytetään, se on vain apumenetelmä.
Jatketaan: Jos käytämme triodi- tai kenttätransistoria korvaamaan kuvassa oleva muuttuva vastus ja ohjaamme tämän "varistorin" resistanssiarvoa havaitsemalla lähtöjännitteen, niin että lähtöjännite pysyy vakiona, jotta voimme jännitteen stabiloinnin tarkoitus saavutetaan. Tätä triodi- tai kenttäefektiputkea käytetään jännitteen ulostulon säätämiseen, joten sitä kutsutaan säätöputkeksi.
Kuten kuvasta 1 näkyy, koska säädinputki on kytketty sarjaan teholähteen ja kuorman väliin, sitä kutsutaan sarjasäädetyksi teholähteeksi. Vastaavasti on olemassa myös shunttityyppinen säädettävä teholähde, jonka tarkoituksena on säätää lähtöjännitettä kytkemällä säädinputki rinnan kuorman kanssa. Tyypillinen referenssijännitteensäädin TL431 on shunttityyppinen jännitesäädin. Ns. rinnakkaiskytkentä tarkoittaa, että kuten kuvan 2 jännitteensäädinputkessa, vaimennusvahvistinputken emitterijännitteen "stabiilisuus" varmistetaan shuntingilla. Ehkä tämä luku ei anna sinun nähdä, että se on "rinnakkaisyhteys", mutta tarkemmin katsottuna. Kaikkien tulee kuitenkin kiinnittää huomiota tähän: jännitteensäädinputki toimii epälineaarisella alueellaan, joten jos luulet sen olevan virtalähde, se on myös epälineaarinen virtalähde. Jotta kaikkien olisi helpompi ymmärtää, katsotaan taaksepäin kohtuullisen sopivaa kuvaa, kunnes ymmärrämme sen ytimekkäästi.
Koska säätöputki vastaa vastusta, se tuottaa lämpöä, kun virta kulkee vastuksen läpi, joten lineaarisessa tilassa toimiva säätöputki tuottaa yleensä paljon lämpöä, mikä johtaa alhaiseen hyötysuhteeseen. Tämä on yksi lineaarisesti säädettävien virtalähteiden tärkeimmistä haitoista. Lisätietoja lineaarisesti säädetyistä virtalähteistä on analogisia elektronisia piirejä käsittelevissä oppikirjoissa. Täällä autamme sinua pääasiassa selventämään näitä käsitteitä ja niiden välistä suhdetta.
