Более подробное объяснение концепции работы линейного регулируемого источника питания.
Мы часто делим регулируемые источники питания на две группы в зависимости от условий функционирования регулирующей трубки: импульсные регулируемые источники питания и линейные регулируемые источники питания. Также имеется крошечный блок питания на стабилитроне.
Регулируемый источник питания постоянного тока, в котором трубка регулятора работает в линейном режиме, здесь называется линейным регулируемым источником питания. Чтобы понять, как регулировочная трубка работает в линейном состоянии, рассмотрим следующее: RW является плавно регулируемым или линейным (см. анализ ниже). В импульсном блоке питания все иначе. Переключающая трубка работает в двух состояниях: включена и выключена: включена, сопротивление очень маленькое; Off, сопротивление очень маленькое большое. В импульсном источнике питания мы обычно называем регулировочную трубку переключающей трубкой. Конечно, лампа, работающая в режиме «включено-выключено», работает нелинейно.
Источник питания постоянного тока с регулируемым напряжением более старого типа — это источник питания с линейной стабилизацией. LDO, который часто встречается сейчас, похоже, решает проблему эффективности. Однако линейный регулируемый источник питания постоянного тока имеет следующие характеристики: выходное напряжение ниже входного напряжения; скорость отклика быстрая; выходная пульсация небольшая; шум, создаваемый работой, низкий; эффективность низкая; и большое выделение тепла (особенно с мощными источниками питания), что косвенно увеличивает тепловой шум в системе.
Принцип работы: На следующем рисунке показано, как линейный регулируемый источник питания регулирует напряжение.
Uo=UiRL/(RW плюс RL), следовательно, выходное напряжение можно изменять, изменяя размер RW. Обратите внимание, что в этой формуле, если мы рассматриваем только изменение значения переменного резистора RW, выход Uo не является линейным; однако, если мы рассмотрим как RW, так и RL, выход Uo будет линейным. Также обратите внимание на то, что на нашем рисунке вывод RW показан справа, а не слева. Изображение справа изображает только понятия «выборка» и «обратная связь», даже если нет никакой разницы с формулой; большинство оригинальных источников питания работают по принципу дискретизации и обратной связи. Подход с прямой связью лишь изредка используется ниже или используется только как вспомогательный метод.
Идем дальше: Если мы заменим на схеме переменный резистор триодом или полевым транзистором, и будем регулировать сопротивление этого «варистора», измеряя выходное напряжение, так, чтобы выходное напряжение было постоянным, мы можем добиться стабилизации напряжения в его цель. Этот триод или трубка с полевым эффектом называется регулировочной трубкой, поскольку она используется для изменения выходного напряжения.
Поскольку трубка регулятора соединена последовательно между источником питания и нагрузкой, она называется источником питания с последовательной регулировкой. Соответственно, имеется и регулируемый источник питания шунтового типа, который регулирует выходное напряжение, подключая трубку регулятора параллельно нагрузке. Типовой эталонный регулятор напряжения TL431 представляет собой стабилизатор напряжения шунтового типа. Так называемое параллельное соединение означает, что, как и в лампе регулятора напряжения на рис. 2, «стабильность» эмиттерного напряжения лампы усилителя-ослабителя обеспечивается за счет шунтирования. Может быть, эта цифра и не позволяет увидеть, что это «параллельное соединение», но при ближайшем рассмотрении это действительно так. Однако здесь всем следует обратить внимание: трубка регулятора напряжения здесь работает в своей нелинейной области, поэтому, если вы думаете, что это источник питания, это также нелинейный источник питания. Чтобы всем было легче понять, давайте обратимся к достаточно подходящей картинке, пока не сможем понять ее вкратце.
Поскольку регулировочная трубка эквивалентна резистору, она будет выделять тепло при протекании тока через резистор, поэтому регулировочная трубка, работающая в линейном состоянии, обычно выделяет много тепла, что приводит к низкой эффективности. Это один из важнейших недостатков линейных регулируемых источников питания. Для более подробного понимания линейных регулируемых источников питания обратитесь к учебникам по аналоговым электронным схемам. Здесь мы в основном помогаем вам прояснить эти понятия и взаимосвязь между ними.
