Подробное объяснение принципа работы линейного блока питания
В зависимости от рабочего состояния регулирующей трубки мы часто делим регулируемый источник питания на две категории: линейный регулируемый источник питания и импульсный регулируемый источник питания. Кроме того, имеется небольшой блок питания, в котором используется стабилизатор напряжения.
Упомянутый здесь линейный стабилизированный источник питания относится к стабилизированному источнику питания постоянного тока, в котором регулирующая трубка работает в линейном состоянии. Настройку трубки на работу в линейном состоянии можно понимать так: RW (см. анализ ниже) является бесступенчатым, то есть линейным. Однако в импульсных источниках питания все по-другому. Переключающая трубка (в импульсных источниках питания мы обычно называем регулировочную трубку переключающей трубкой) работает в двух состояниях: включенном - с очень низким сопротивлением; Выкл. – сопротивление очень высокое. Трубка, работающая во включенном/выключенном состоянии, очевидно, не находится в линейном состоянии.
Линейный стабилизированный источник питания — это тип источника питания со стабилизацией постоянного тока, который использовался относительно рано. Характеристики линейного регулируемого источника питания постоянного тока: выходное напряжение ниже входного; Быстрая скорость отклика и небольшая пульсация выходного сигнала; Низкий уровень шума при работе; Низкая эффективность (часто встречающийся в настоящее время LDO предназначен для решения проблем эффективности); Высокое тепловыделение, особенно от мощных источников питания, косвенно увеличивает тепловой шум в системе.
Принцип работы: Давайте сначала воспользуемся следующей схемой, чтобы проиллюстрировать принцип регулирования напряжения в источнике питания линейного стабилизатора.
Uo=Ui × RL/(RW+RL), поэтому, регулируя размер RW, можно изменить выходное напряжение. Обратите внимание, что в этом уравнении, если мы посмотрим только на изменение значения регулируемого резистора RW, выходной сигнал Uo не будет линейным, но если мы посмотрим на RW и RL вместе, он будет линейным. Также обратите внимание, что на нашей схеме выводной конец RW изображен не слева, а справа. Хотя существенного отличия от формулы нет, рисунок справа прекрасно отражает понятия «выборка» и «обратная связь» — в действительности подавляющее большинство блоков питания работают в режиме выборки и обратной связи, а методы прямой связи используются редко. или используются только как вспомогательные методы.
Продолжим: если мы заменим на схеме переменный резистор транзистором или полевым транзистором и будем управлять сопротивлением этого «переменного резистора», определяя выходное напряжение для поддержания постоянного выходного напряжения, мы достигнем цели по напряжению стабилизация. Этот транзистор или полевой транзистор используется для регулировки величины выходного напряжения, поэтому его называют регулировочным транзистором.
Поскольку регулировочная трубка подключается последовательно между источником питания и нагрузкой, ее называют последовательным стабилизированным источником питания. Соответственно, существует и регулируемый источник питания параллельного типа, который регулирует выходное напряжение путем подключения регулирующей трубки параллельно нагрузке. Типичный эталонный регулятор TL431 представляет собой регулятор параллельного типа. Смысл параллельного подключения аналогичен стабилизатору напряжения на рисунке 2, который обеспечивает «стабильность» напряжения эмиттера лампы усилителя затухания через шунт. Возможно, на этой диаграмме не сразу видно, что она «параллельна», но при ближайшем рассмотрении это действительно так. Однако следует также отметить, что регулятор напряжения здесь работает, используя свою нелинейную область. Следовательно, если его считать источником питания, то это также нелинейный источник питания. Для удобства понимания давайте поищем подходящее изображение, чтобы увидеть его до тех пор, пока его не станет легко понять.
Поскольку регулирующая трубка эквивалентна резистору, она выделяет тепло при протекании тока через резистор. Следовательно, регулирующие трубки, работающие в линейном состоянии, обычно выделяют большое количество тепла, что приводит к низкому КПД. Это один из основных недостатков линейных стабилизированных источников питания. Более подробное представление о линейных стабилизированных источниках питания можно найти в учебнике по аналоговым электронным схемам. Наша главная цель здесь — помочь каждому прояснить эти концепции и их взаимосвязи.
