Dokładniejsze wyjaśnienie koncepcji działania zasilacza sterowanego liniowo
Zasilacze stabilizowane często dzielimy na dwie grupy w zależności od stanu funkcjonowania rury regulacyjnej: zasilacze impulsowe i zasilacze liniowe. Jest też malutki zasilacz zasilany lampką Zenera.
Regulowany zasilacz prądu stałego, w którym rura regulatora pracuje w warunkach liniowych, jest tutaj nazywany liniowym zasilaczem regulowanym. Aby zrozumieć, w jaki sposób rura regulacyjna działa w warunkach liniowych, rozważ następujące kwestie: RW jest bezstopniowa lub liniowa (patrz analiza poniżej). W zasilaczu impulsowym jest inaczej. Lampa przełączająca działa w dwóch stanach: włączona i wyłączona: włączona, rezystancja jest bardzo mała; wyłączony, opór jest bardzo mały duży. W przypadku zasilaczy impulsowych rurę regulacyjną zwykle nazywamy rurką przełączającą. Oczywiście lampa działająca w stanie włączony-wyłączony nie działa w sposób liniowy.
Starszym typem regulowanego zasilacza prądu stałego jest liniowy zasilacz regulowany. LDO, które jest obecnie często spotykane, wydaje się rozwiązywać problem wydajności. Jednak liniowy regulowany zasilacz prądu stałego ma następujące cechy: napięcie wyjściowe jest niższe niż napięcie wejściowe; szybkość reakcji jest szybka; tętnienie wyjściowe jest małe; hałas generowany przez pracę jest niski; wydajność jest niska; oraz duże wytwarzanie ciepła (zwłaszcza w przypadku zasilaczy dużej mocy), co pośrednio zwiększa hałas termiczny w systemie.
Zasada działania: Poniższa ilustracja pokazuje, w jaki sposób źródło prądu o sterowaniu liniowym reguluje napięcie.
Uo=UiRL/(RW plus RL), stąd napięcie wyjściowe można zmieniać zmieniając wielkość RW. Proszę zauważyć, że w tym wzorze, jeśli weźmiemy pod uwagę tylko zmianę wartości rezystora zmiennego RW, wyjście Uo nie jest liniowe; jeśli jednak weźmiemy pod uwagę zarówno RW, jak i RL, wynik Uo jest liniowy. Zwróć również uwagę na fakt, że nasz rysunek pokazuje wyprowadzenie RW w prawo, a nie w lewo. Obraz po prawej stronie przedstawia tylko pojęcia „próbkowania” i „informacji zwrotnej”, nawet jeśli nie ma różnicy w stosunku do wzoru; większość oryginalnych zasilaczy działa na zasadzie próbkowania i sprzężenia zwrotnego. Podejście wyprzedzające jest stosowane poniżej tylko sporadycznie lub jest stosowane tylko jako metoda pomocnicza.
Przejdźmy dalej: jeśli zastąpimy rezystor zmienny na schemacie triodą lub tranzystorem polowym i wyregulujemy rezystancję tego „warystora” poprzez wyczuwanie napięcia wyjściowego, tak aby napięcie wyjściowe było stałe, możemy stabilizować napięcie jego cel. Ta trioda lub lampa efektu polowego jest określana jako rura regulacyjna, ponieważ służy do modyfikowania napięcia wyjściowego.
Ponieważ rura regulatora jest połączona szeregowo między zasilaczem a obciążeniem, nazywa się to zasilaczem regulowanym szeregowo. Odpowiednio występuje również zasilacz stabilizowany typu bocznikowego, który ma regulować napięcie wyjściowe poprzez podłączenie równolegle do obciążenia rurki regulatora. Typowy regulator napięcia odniesienia TL431 to regulator napięcia typu bocznikowego. Tak zwane połączenie równoległe oznacza, że podobnie jak w przypadku lampy regulatora napięcia na rysunku 2, „stabilność” napięcia emitera lampy wzmacniacza tłumiącego jest zapewniona przez bocznikowanie. Może ten rysunek nie pozwala zobaczyć, że jest to „połączenie równoległe”, ale po bliższym przyjrzeniu się rzeczywiście tak jest. Jednak każdy powinien zwrócić tutaj uwagę: tuleja regulatora napięcia pracuje w swoim obszarze nieliniowym, więc jeśli myślisz, że to zasilacz, to jest to również zasilacz nieliniowy. Aby ułatwić wszystkim zrozumienie, spójrzmy wstecz na w miarę odpowiedni obraz, aż będziemy mogli go zwięźle zrozumieć.
Ponieważ rura regulacyjna jest odpowiednikiem rezystora, będzie generować ciepło, gdy prąd przepływa przez rezystor, więc rura regulacyjna pracująca w stanie liniowym generalnie generuje dużo ciepła, co skutkuje niską wydajnością. To jedna z najważniejszych wad liniowych zasilaczy regulowanych. Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje na temat liniowych zasilaczy regulowanych, zapoznaj się z podręcznikami dotyczącymi analogowych obwodów elektronicznych. Tutaj głównie pomagamy w wyjaśnieniu tych pojęć i relacji między nimi.
