Подробное объяснение принципа работы линейного регулируемого источника 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, который работает в линейном состоянии с регулировочной трубкой. Регулировочная трубка работает в линейном состоянии, что можно понимать так: RW (см. анализ ниже) является бесступенчатым, то есть линейным. В импульсных источниках питания переключающий транзистор (в импульсных источниках питания обычно называют подстроечным транзистором) работает в двух состояниях: включенном - с очень малым сопротивлением; Выкл. – Сопротивление высокое. Трубка, работающая в состоянии вкл/выкл, находится явно не в линейном состоянии.
Линейный стабилизированный источник питания — относительно ранний тип источника питания постоянного тока. Характеристики линейного регулируемого источника постоянного тока: выходное напряжение ниже входного напряжения; Быстрая скорость отклика и небольшая пульсация выходного сигнала; Низкий уровень шума при работе; Низкая эффективность (LDO, который часто встречается в наши дни, по-видимому, решает проблемы эффективности); Высокое тепловыделение (особенно мощные источники питания) косвенно увеличивает тепловой шум в системе.
Принцип работы: Давайте сначала воспользуемся следующей схемой, чтобы проиллюстрировать принцип регулирования напряжения в линейном стабилизированном источнике питания.
Переменный резистор RW и нагрузочный резистор RL образуют схему делителя напряжения с выходным напряжением:
Uo=Ui × RL/(RW плюс RL), следовательно, 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 конец вывода RW показан не слева, а справа. Хотя особой разницы в формуле, возможно, и нет, рисунок справа точно отражает понятия «выборка» и «обратная связь» — в действительности подавляющее большинство источников питания работают в режимах выборки и обратной связи, а методы прямой связи используются редко. , или просто вспомогательные методы.
Продолжим: если мы заменим переменный резистор на рисунке транзистором или полевым транзистором и будем контролировать величину сопротивления этого «переменного резистора», определяя выходное напряжение, так, чтобы выходное напряжение оставалось постоянным, мы достигнем цели стабилизации напряжения. Этот транзистор или полевой транзистор используется для регулировки размера выходного напряжения, поэтому его называют регулировочным транзистором.
В связи с тем, что регулировочная трубка подключается последовательно между источником питания и нагрузкой, ее называют последовательным регулируемым источником питания. Соответственно, имеется параллельный регулируемый источник питания, который регулирует выходное напряжение путем параллельного включения регулирующей трубки с нагрузкой. Типичный стабилизатор опорного напряжения TL431 представляет собой тип параллельного регулируемого источника питания. Смысл параллельного включения заключается в обеспечении «стабильности» напряжения эмиттера аттенюационной лампы усилителя через шунт, как показано на рисунке 2. Возможно, этот рисунок не сразу говорит о том, что оно «параллельное», но при ближайшем рассмотрении это так. это действительно так. Однако следует отметить, что используемый здесь стабилизатор напряжения работает в своей нелинейной области. Следовательно, если его считать источником питания, то это также нелинейный источник питания. Для удобства понимания давайте поищем достаточно подходящую диаграмму позже, пока не сможем понять ее кратко.
В связи с тем, что регулировочная трубка действует как резистор и генерирует тепло, когда ток протекает через резистор, регулировочная трубка, работающая в линейном состоянии, обычно генерирует 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.
