Podrobnejša razlaga koncepta delovanja linearno krmiljenega napajalnika
Regulirane napajalnike pogosto kategoriziramo v dve skupini glede na stanje delovanja regulacijske cevi: stikalne regulirane napajalnike in linearne regulirane napajalnike. Obstaja tudi majhen napajalnik, ki ga napaja Zenerjeva cev.
Regulirano napajanje z enosmernim tokom, pri katerem regulatorska cev deluje v linearnem stanju, se tukaj imenuje linearno regulirano napajanje. Da bi razumeli, kako nastavitvena cev deluje v linearnem stanju, razmislite o naslednjem: RW je zvezno spremenljiv ali linearen (glejte spodnjo analizo). Pri stikalnem napajalniku je drugače. Preklopna cev deluje v dveh stanjih: vklopljeno in izklopljeno: vklopljeno, upor je izjemno majhen; izklopljen, upor je zelo majhen velik. V stikalnem napajalniku običajno označujemo nastavitveno cev kot preklopna cev. Seveda cev, ki deluje v stanju vklop/izklop, tega ne počne na linearen način.
Starejši tip enosmernega reguliranega napajanja je linearni regulirani napajalnik. Zdi se, da LDO, ki ga zdaj pogosto vidimo, rešuje problem učinkovitosti. Vendar pa ima linearno reguliran enosmerni napajalnik naslednje značilnosti: izhodna napetost je nižja od vhodne napetosti; odzivna hitrost je hitra; izhodno valovanje je majhno; hrup, ki ga povzroča delo, je nizek; učinkovitost je nizka; in veliko proizvodnjo toplote (zlasti pri napajalnikih visoke moči), kar posredno poveča toplotni šum v sistemu.
Načelo delovanja: Naslednja ilustracija prikazuje, kako linearni nadzorovani vir energije uravnava napetost.
Uo=UiRL/(RW plus RL), zato je mogoče izhodno napetost spremeniti s spreminjanjem velikosti RW. Upoštevajte, da v tej formuli, če upoštevamo samo spremembo vrednosti spremenljivega upora RW, izhod Uo ni linearen; če pa upoštevamo tako RW kot RL, je izhod Uo linearen. Upoštevajte tudi dejstvo, da naša slika prikazuje odvod RW v desno in ne v levo. Slika na desni prikazuje samo pojma "vzorčenje" in "povratna informacija", tudi če ni nobene razlike od formule; večina pristnih napajalnikov deluje na način vzorčenja in povratnih informacij. Napovedni pristop se spodaj uporablja le občasno ali pa le kot pomožna metoda.
Gremo naprej: če zamenjamo spremenljivi upor v diagramu s triodnim ali poljskim tranzistorjem in upornost tega "varistorja" reguliramo z zaznavanjem izhodne napetosti, tako da je izhodna napetost konstantna, lahko stabilizacija napetosti uspe njegov cilj. Ta triodna cev ali cev z učinkom polja se imenuje prilagoditvena cev, saj se uporablja za spreminjanje izhodne napetosti.
Ker je regulatorska cev zaporedno povezana med napajanjem in obremenitvijo, se imenuje serijsko regulirano napajanje. Temu primerno obstaja tudi regulirani napajalnik tipa shunt, ki je namenjen prilagajanju izhodne napetosti s priključitvijo regulatorske cevi vzporedno z obremenitvijo. Tipičen regulator referenčne napetosti TL431 je regulator napetosti šantnega tipa. Tako imenovana vzporedna vezava pomeni, da je podobno kot cev regulatorja napetosti na sliki 2 "stabilnost" oddajne napetosti dušilne ojačevalne cevi zagotovljena s ranžiranjem. Mogoče vam ta številka ne pove, da gre za "vzporedno povezavo", a ob natančnejšem pregledu je res tako. Vendar bi morali vsi biti pozorni tukaj: cev regulatorja napetosti tukaj deluje v svojem nelinearnem območju, tako da če mislite, da je napajalnik, je tudi nelinearen napajalnik. Da bi jo vsi lažje razumeli, se ozremo nazaj na razumno primerno sliko, dokler je ne razumemo jedrnato.
Ker je nastavitvena cev enakovredna uporu, bo proizvajala toploto, ko tok teče skozi upor, tako da bo nastavitvena cev, ki deluje v linearnem stanju, na splošno proizvajala veliko toplote, kar ima za posledico nizko učinkovitost. To je ena najpomembnejših pomanjkljivosti linearno reguliranih napajalnikov. Za podrobnejše razumevanje linearno reguliranih napajalnikov si oglejte učbenike o analognih elektronskih vezjih. Tu vam predvsem pomagamo razjasniti te pojme in razmerje med njimi.
