Yksityiskohtainen selostus lineaarisäädetyn virtalähteen toimintaperiaatteesta
Säätöputken toimintatilan mukaan jaamme säädetyn teholähteen usein kahteen luokkaan: lineaarisäädettävä teholähde ja kytkinsäädettävä teholähde. Lisäksi on pieni virtalähde, joka käyttää jännitesäädintä.
Tässä mainittu lineaarisesti säädelty teholähde viittaa DC-säädettyyn virtalähteeseen, joka toimii lineaarisessa tilassa säätöputkella. Säätöputki toimii lineaarisessa tilassa, joka voidaan ymmärtää seuraavasti: RW (katso analyysi alla) on jatkuvasti muuttuva, eli lineaarinen. Hakkuriteholähteissä kytkintransistori (jota kutsutaan yleisesti säätötransistoriksi hakkuriteholähteissä) toimii kahdessa tilassa: päällä - erittäin pienellä resistanssilla; Off - Vastus on korkea. On/off-tilassa toimiva putki ei selvästikään ole lineaarisessa tilassa.
Lineaarisesti säädettävä virtalähde on suhteellisen varhainen DC-säädelty teholähde. 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, näyttää ratkaisevan tehokkuusongelmia); Suuri lämmöntuotto (erityisesti suuritehoiset virtalähteet) lisää epäsuorasti lämpökohinaa järjestelmään.
Toimintaperiaate: Käytämme ensin seuraavaa kaaviota havainnollistamaan jännitteen säätelyn periaatetta lineaarisesti säädetyssä teholähteessä.
Säädettävä vastus RW ja kuormitusvastus RL muodostavat jännitteenjakajapiirin, jonka lähtöjännite on:
Uo=Ui × RL/(RW plus 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-johtopäätä kytkettynä vasemmalle, vaan pikemminkin oikealle. Vaikka kaavassa ei välttämättä ole paljon eroa, sen piirtäminen oikealle heijastaa tarkasti "näytteenoton" ja "palautteen" käsitteitä - todellisuudessa valtaosa virtalähteistä toimii näytteenotto- ja palautetilassa, ja eteenpäinkytkentämenetelmiä käytetään harvoin. tai vain apumenetelmiä.
Jatketaan: jos korvaamme kuvan muuttuvan vastuksen transistorilla tai kenttätransistorilla ja ohjaamme tämän "muuttuvan vastuksen" resistanssiarvoa havaitsemalla lähtöjännitteen siten, että lähtöjännite pysyy vakiona, saavutamme tavoitteen jännitteen stabiloinnista. Tätä transistoria tai kenttätransistoria käytetään säätämään jännitteen lähtökokoa, joten sitä kutsutaan säätötransistoriksi.
Koska säätöputki on kytketty sarjaan virtalähteen ja kuorman väliin, sitä kutsutaan sarjasäädetyksi teholähteeksi. Vastaavasti on olemassa rinnakkaissäädettävä teholähde, joka säätää lähtöjännitettä asettamalla säätöputken rinnan kuorman kanssa. Tyypillinen referenssijännitteensäädin TL431 on eräänlainen rinnakkain säädettävä virtalähde. Rinnakkaiskytkennän tarkoitus on varmistaa vaimennusvahvistinputken emitterijännitteen "stabiilisuus" shuntin kautta, kuten kuvassa 2. Ehkä tämä kuva ei heti osoita, että se on "rinnakkais", mutta tarkemmin tarkasteltuna se on todellakin asia. On kuitenkin huomattava, että tässä käytetty jännitesäädin toimii epälineaarisella alueellaan. Siksi, jos sitä pidetään virtalähteenä, se on myös epälineaarinen virtalähde. Kaikkien ymmärtämisen helpottamiseksi etsitään myöhemmin kohtuullisen sopiva kaavio, kunnes ymmärrämme sen ytimekkäästi.
Koska säätöputki toimii vastuksena ja tuottaa lämpöä, kun virta kulkee vastuksen läpi, lineaarisessa tilassa toimiva säätöputki tuottaa yleensä paljon lämpöä, mikä johtaa alhaiseen hyötysuhteeseen. Tämä on yksi lineaarisesti säädettävien virtalähteiden suurimmista haitoista. Lisätietoja lineaarisesti säädetyistä teholähteistä on analogisten elektronisten piirien oppikirjassa. Päätavoitteemme tässä on auttaa kaikkia selventämään näitä käsitteitä ja niiden suhteita.
