Lineaarisen virtalähteen toimintaperiaate
Kuten aiemmin mainittiin, virtalähteet jaetaan kahteen luokkaan, lineaariset teholähteet ja hakkuriteholähteet. Vaikka hakkuriteholähteet ovat monimutkaisempia kuin lineaariset teholähteet, niiden perustoimintaperiaatteet ovat samat. Itse asiassa ne ovat kaikki suljetun kierron negatiivista palautetta. Negatiivisen takaisinkytkennän varsinainen tehtävä on stabiloida lähtöjännite.
Lineaariset teholähteet ovat aiemmin mainitsemiamme alasteholähteitä, eli lähtöjännite on pienempi kuin teholähteen tulojännite.
Lineaarisia virtalähteitä on myös kahdenlaisia: rinnakkais- ja sarjavirtalähteitä. Rinnakkaisen teholähteen jännitteensäätöyksikkö on kytketty rinnan kuorman kanssa, ja kuorman rinnan kytketty jännitteensäädinputki shuntoi kuormitusvirran pitääkseen kuorman jännitteen vakaana tulojännitteen tai kuormitusvirran muuttuessa.
Sarjateholähde on tehokkaampi kuin rinnakkaisteholähde, ja sen jännitteensäätöyksikkö käyttää aktiivisia laitteita, jotka kytketään sarjaan tuloteholähteen ja kuorman väliin.
Sarjasäätöyksikkö toimii lineaarisessa tilassa, mikä tarkoittaa, että säätöyksikköä ei ole suunniteltu olemaan täysin päällä tai kokonaan pois työtilassa, vaan "osittain päällä" työtilassa. Negatiivinen takaisinkytkentäsilmukka määrittää säätöyksikön johtavuusasteen lähtöjännitteen stabiilisuuden ylläpitämiseksi.
Negatiivisen takaisinkytkentäsilmukan ydinlaite on suuren vahvistuksen operaatiovahvistin. Kutsumme sitä yleensä jännitevirhevahvistimeksi, joka on yllä olevassa kuvassa jännitteensäätölaite. Sen tehtävänä on jatkuvasti verrata lähtöjännitettä vakaaseen referenssijännitteeseen. , kun lähdössä on vain muutaman millivoltin virhe, lähtöä voidaan säätää muuttamalla sarjasäätöyksikön johtumisjännitettä. Vakaa jänniteohje on kytketty operaatiovahvistimen positiiviseen tuloliittimeen. Jaettu lähtöjännite on lähellä jänniteohjetta ja kytketty operaatiovahvistimen negatiiviseen tuloliittimeen. Kun lähtöjännite on vakaa, jaettu lähtöjännite on yhtä suuri kuin vertailujännite.
Jännitevirhevahvistimen vahvistus on vahvistaa jännitteen referenssin ja lähtöjännitteen välistä eroa monta kertaa, ja vahvistettu virhejännite ohjaa suoraan sarjasäätöyksikön päällekytkentäresistanssia nimellislähtöjännitteen ylläpitämiseksi. Jos kuorma kasvaa, lähtöjännite laskee, sitten vahvistimen ulostulo kasvaa, jolloin kuormaan voi virrata enemmän virtaa; samoin, jos kuorma pienenee, lähtöjännite kasvaa ja vahvistimen ulostulo antaa päästökennon virrata kuormitusvirran pienentymiseen.
Jännitevirhevahvistimen vastenopeus lähdön muutoksiin ja lähtöjännitteen ohjaustarkkuus riippuvat virhevahvistimen takaisinkytkentäkompensointirakenteesta. Negatiivisen takaisinkytkennän kompensoinnin koon määrää jännitteenjakovastus ja jännitevirhevahvistimen negatiivisen tuloliittimen ja tuloliittimen välinen resistanssi. Se määrittää DC-vahvistuksen koon ja lähtöjännitteen tarkkuuden sekä määrittää vahvistimen vahvistuksen ja kaistanleveyden korkeilla taajuuksilla, eli vasteajan tai transienttivasteajan kuormituksen muutoksiin.
Lineaarisen teholähteen työskentelyprosessi on hyvin yksinkertainen, eli jännitteen negatiivisen takaisinkytkennän käyttäminen teholähteen lähtöjännitteen stabiloimiseksi.
