Yksityiskohtainen selostus lineaarisen virtalähteen toimintaperiaatteesta
Säätöputken toimintatilan mukaan jaamme säädetyn teholähteen usein kahteen luokkaan: lineaarisäädettävä teholähde ja kytkentäsäädettävä teholähde. Lisäksi on pieni virtalähde, joka käyttää jännitesäädintä.
Lineaarisesti stabiloitu teholähde, johon tässä viitataan, tarkoittaa tasavirtastabiloitua teholähdettä, jossa säätöputki toimii lineaarisessa tilassa. Putken säätäminen toimimaan lineaarisessa tilassa voidaan ymmärtää seuraavasti: RW (katso analyysi alla) on jatkuvasti muuttuva, eli lineaarinen. Hakkuriteholähteissä se on kuitenkin erilainen. Kytkentäputki (kytkintilan teholähteissä kutsumme säätöputkea yleensä kytkentäputkeksi) toimii kahdessa tilassa: päällä - erittäin pienellä resistanssilla; Pois päältä - vastus on erittäin korkea. On/off-tilassa toimiva putki ei selvästikään ole lineaarisessa tilassa.
Lineaarinen stabiloitu virtalähde on tasavirtastabiloitu virtalähde, jota käytettiin suhteellisen varhain. Lineaarisesti säädetyn tasavirtalähteen ominaisuudet ovat: lähtöjännite on pienempi kuin tulojännite; Nopea vastenopeus ja pieni lähdön aaltoilu; Työn aiheuttama pieni melu; Alhainen tehokkuus (LDO, jota nykyään usein nähdään, on suunniteltu ratkaisemaan tehokkuusongelmia); Suuri lämmöntuotanto, erityisesti suuritehoisista virtalähteistä, lisää epäsuorasti lämpökohinaa järjestelmään.
Toimintaperiaate: Käytämme ensin seuraavaa kaaviota havainnollistamaan jännitteen säätöperiaatetta lineaarisäätimen teholähteessä.
Uo=Ui × RL/(RW+RL), joten RW:n kokoa säätämällä voidaan lähtöjännitettä muuttaa. Huomaa, että jos tässä yhtälössä tarkastellaan 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 kaaviomme ei kuvaa RW:n johtopäätä kytkettynä vasemmalle, vaan pikemminkin oikealle. Vaikka kaavasta ei ole merkittävää eroa, oikealla oleva piirros heijastaa täydellisesti "näytteenoton" ja "palautteen" käsitteitä - todellisuudessa valtaosa virtalähteistä toimii näytteenotto- ja palautetilassa, ja eteenpäinkytkentämenetelmiä käytetään harvoin. tai niitä käytetään vain apumenetelminä.
Jatketaan: jos korvaamme kaaviossa olevan muuttuvan vastuksen transistorilla tai kenttätransistorilla ja ohjaamme tämän "muuttuvan vastuksen" resistanssia havaitsemalla lähtöjännitteen vakiolähtöjännitteen ylläpitämiseksi, saavutamme jännitteen tavoitteen. vakauttaminen. Tätä transistoria tai kenttätransistoria käytetään jännitteen lähtökoon säätämiseen, joten sitä kutsutaan säätötransistoriksi.
Koska säätöputki on kytketty sarjaan virtalähteen ja kuorman väliin, sitä kutsutaan sarjastabiloiduksi teholähteeksi. Vastaavasti on olemassa myös rinnakkaistyyppinen säädettävä teholähde, joka säätää lähtöjännitettä kytkemällä säätöputken rinnan kuorman kanssa. Tyypillinen referenssisäädin TL431 on rinnakkaistyyppinen säädin. Rinnakkaisliitännän merkitys on kuin kuvan 2 jännitteensäätimellä, joka varmistaa vaimennusvahvistinputken emitterijännitteen "vakauden" shuntin läpi. Ehkä tämä kaavio ei heti näytä, että se on "rinnakkais", mutta tarkemmin tarkasteltuna se on todellakin totta. On kuitenkin myös huomattava, että jännitesäädin toimii tässä epälineaarisella alueellaan. Siksi, jos sitä pidetään virtalähteenä, se on myös epälineaarinen virtalähde. Kaikkien ymmärryksen helpottamiseksi etsitään sopiva kuva katsottavaksi, kunnes se on helposti ymmärrettävissä.
Koska säätöputki vastaa vastusta, se tuottaa lämpöä, kun virta kulkee vastuksen läpi. Siksi lineaarisessa tilassa toimivat säätöputket tuottavat yleensä suuren määrän lämpöä, mikä johtaa alhaiseen hyötysuhteeseen. Tämä on yksi lineaarisesti säädettävien virtalähteiden suurimmista haitoista. Lisätietoja lineaarisesti säädetyistä teholähteistä on analogisia elektronisia piirejä käsittelevässä oppikirjassa. Päätavoitteemme tässä on auttaa kaikkia selventämään näitä käsitteitä ja niiden suhteita.
