Podroben princip delovanja linearno reguliranega napajanja
Glede na delovno stanje regulacijske cevi pogosto razdelimo regulirano napajanje v dve kategoriji: linearno regulirano napajanje in stikalno regulirano napajanje. Poleg tega je majhen napajalnik, ki uporablja Zenerjevo cev.
Tu omenjeno linearno regulirano napajanje se nanaša na regulirano napajanje z enosmernim tokom, pri katerem regulatorska cev deluje v linearnem stanju. Nastavitvena cev deluje v linearnem stanju, kar lahko razumemo na naslednji način: RW (glej analizo spodaj) je zvezno spremenljiv, to je linearen. Drugače je pri stikalnem napajalniku. Stikalna cev (v stikalnem napajalniku navadno imenujemo nastavitveno cev preklopna cev) deluje v dveh stanjih: vklopljeno in izklopljeno: vklopljeno - upor je zelo majhen; izklopljen - upor je zelo majhen velik. Cev, ki deluje v stanju vklop/izklop, očitno ni v linearnem stanju.
Linearno regulirano napajanje je vrsta enosmernega reguliranega napajanja, ki se je uporabljalo prej. Značilnosti linearno reguliranega enosmernega napajalnika so: 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 (zdi se, da LDO, ki ga zdaj pogosto vidimo, rešuje problem učinkovitosti); Velika proizvodnja toplote (zlasti napajalnik z visoko močjo), ki posredno poveča toplotni šum v sistemu.
Načelo delovanja: Najprej uporabimo naslednjo sliko za ponazoritev principa linearno reguliranega napajanja za uravnavanje napetosti.
Kot je prikazano na spodnji sliki, spremenljivi upor RW in bremenski upor RL tvorita vezje delilnika napetosti, izhodna napetost pa je:
Uo=Ui×RL/(RW plus RL), tako da lahko s prilagajanjem velikosti RW spremenite izhodno napetost. Upoštevajte, da v tej formuli, če pogledamo samo spremembo vrednosti nastavljivega upora RW, izhod Uo ni linearen, če pa pogledamo RW in RL skupaj, je linearen. Upoštevajte tudi, da naša slika ne nariše izhoda RW na levo, ampak na desno. Čeprav ni nobene razlike od formule, risba na desni samo odraža koncepta »vzorčenja« in »povratne informacije«--večina dejanskih napajalnikov deluje v načinu vzorčenja in povratne informacije. Spodaj je metoda posredovanja naprej se uporablja redko, če pa se uporablja, je le pomožna metoda.
Nadaljujmo: Če uporabimo triodo ali tranzistor s poljskim učinkom za zamenjavo spremenljivega upora na sliki in nadzorujemo vrednost upora tega "varistorja" z zaznavanjem izhodne napetosti, tako da izhodna napetost ostane konstantna, tako da lahko dosežen namen stabilizacije napetosti. Ta triodna ali elektronska elektronka z efektom polja se uporablja za prilagajanje izhodne napetosti, zato se imenuje prilagoditvena elektronka.
Kot je prikazano na sliki 1, 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 napetostni regulator tipa shunt. Tako imenovana vzporedna vezava pomeni, da je tako kot cev regulatorja napetosti na sliki 2 "stabilnost" oddajne napetosti dušilne ojačevalne cevi zagotovljena s ranžiranjem. Mogoče ta številka ne dovoli, da vidite, da gre za "vzporedno povezavo", vendar natančnejši pogled res. Vendar pa 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 ga vsi lažje razumeli, si oglejmo primerno primerno sliko nazaj, dokler je ne razumemo jedrnato.
Ker je nastavitvena cev enakovredna uporu, bo proizvajala toploto, ko tok teče skozi upor, tako da bo prilagoditvena 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. Tukaj vam predvsem pomagamo razjasniti te pojme in razmerje med njimi.
