หลักการทำงานพื้นฐานของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น

หลักการทำงานพื้นฐานของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น

ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ พาวเวอร์ซัพพลายแบ่งออกเป็นสองประเภท พาวเวอร์ซัพพลายเชิงเส้นและพาวเวอร์ซัพพลายแบบสวิตชิ่ง แม้ว่าแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่งจะซับซ้อนกว่าแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้น แต่หลักการทำงานพื้นฐานก็เหมือนกัน ในความเป็นจริงแล้ว ทั้งหมดเป็นข้อเสนอแนะเชิงลบแบบวงปิด ฟังก์ชั่นที่แท้จริงของการป้อนกลับเชิงลบคือการทำให้แรงดันเอาต์พุตคงที่

พาวเวอร์ซัพพลายเชิงเส้นเป็นพาวเวอร์ซัพพลายแบบ step-down ที่เรากล่าวถึงก่อนหน้านี้ กล่าวคือ แรงดันเอาต์พุตต่ำกว่าแรงดันอินพุตของแหล่งจ่ายไฟ

นอกจากนี้ยังมีแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นสองประเภท: แบบขนานและแบบอนุกรม หน่วยปรับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟแบบขนานเชื่อมต่อขนานกับโหลด และท่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่เชื่อมต่อขนานกับโหลดจะปัดกระแสโหลดเพื่อรักษาแรงดันโหลดให้คงที่เมื่อแรงดันอินพุตหรือกระแสโหลดเปลี่ยนแปลง

แหล่งจ่ายไฟแบบอนุกรมมีประสิทธิภาพมากกว่าแหล่งจ่ายไฟแบบขนาน และหน่วยปรับแรงดันไฟฟ้าจะใช้อุปกรณ์ที่ใช้งานเพื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรมระหว่างแหล่งจ่ายไฟอินพุตและโหลด

หน่วยการปรับแบบซีรีส์ทำงานในโหมดเชิงเส้น ซึ่งหมายความว่าหน่วยการปรับไม่ได้ออกแบบมาให้อยู่ในโหมดการทำงานแบบเปิดหรือปิดแบบเต็ม แต่อยู่ในโหมดการทำงาน "เปิดบางส่วน" ลูปป้อนกลับเชิงลบจะกำหนดระดับการนำไฟฟ้าของหน่วยการควบคุมเพื่อรักษาเสถียรภาพของแรงดันเอาต์พุต

อุปกรณ์หลักของวงจรป้อนกลับเชิงลบคือแอมพลิฟายเออร์สำหรับการทำงานที่ให้อัตราขยายสูง เรามักจะเรียกมันว่าเครื่องขยายสัญญาณผิดพลาดของแรงดันไฟฟ้า ซึ่งก็คืออุปกรณ์ปรับแรงดันไฟฟ้าในรูปด้านบนนั่นเอง หน้าที่ของมันคือการเปรียบเทียบแรงดันขาออกอย่างต่อเนื่องกับแรงดันอ้างอิงที่เสถียร เมื่อเอาต์พุตมีข้อผิดพลาดเพียงไม่กี่มิลลิโวลต์ เอาต์พุตสามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนแรงดันการนำไฟฟ้าของชุดการปรับค่าอนุกรม การอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าคงที่เชื่อมต่อกับขั้วอินพุตบวกของแอมพลิฟายเออร์สำหรับการทำงาน แรงดันเอาต์พุตที่แบ่งออกจะใกล้เคียงกับแรงดันอ้างอิงและเชื่อมต่อกับขั้วอินพุตเชิงลบของแอมพลิฟายเออร์สำหรับการทำงาน เมื่อแรงดันเอาต์พุตคงที่ แรงดันเอาต์พุตที่แบ่งออกจะเท่ากับแรงดันอ้างอิง

อัตราขยายของเครื่องขยายข้อผิดพลาดของแรงดันไฟฟ้าคือการขยายความแตกต่างระหว่างแรงดันอ้างอิงและแรงดันเอาต์พุตหลาย ๆ ครั้ง และแรงดันข้อผิดพลาดที่ขยายจะควบคุมความต้านทานบนของชุดการปรับค่าอนุกรมโดยตรงเพื่อรักษาแรงดันเอาต์พุตที่กำหนด หากโหลดเพิ่มขึ้น แรงดันเอาต์พุตจะลดลง จากนั้นเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์จะเพิ่มขึ้น ทำให้กระแสไหลไปที่โหลดมากขึ้น ในทำนองเดียวกัน ถ้าโหลดลดลง แรงดันเอาต์พุตจะเพิ่มขึ้น และเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์จะทำให้เซลล์พาสไหลไปตามกระแสโหลดที่ลดลง

ความเร็วในการตอบสนองของตัวขยายข้อผิดพลาดของแรงดันไฟฟ้าต่อการเปลี่ยนแปลงเอาต์พุตและความแม่นยำในการควบคุมของแรงดันเอาต์พุตขึ้นอยู่กับการออกแบบการชดเชยข้อเสนอแนะของตัวขยายข้อผิดพลาด ขนาดของการชดเชยการป้อนกลับเชิงลบถูกกำหนดโดยตัวต้านทานการแบ่งแรงดันและความต้านทานระหว่างขั้วอินพุตเชิงลบและขั้วอินพุตของเครื่องขยายเสียงข้อผิดพลาดของแรงดันไฟฟ้า กำหนดขนาดของเกน DC และความแม่นยำของแรงดันขาออก และยังกำหนดเกนและแบนด์วิธของแอมพลิฟายเออร์ที่ความถี่สูง นั่นคือ เวลาตอบสนองหรือเวลาตอบสนองชั่วคราวเพื่อโหลดการเปลี่ยนแปลง

กระบวนการทำงานของแหล่งจ่ายไฟเชิงเส้นนั้นง่ายมาก กล่าวคือ ใช้การป้อนกลับเชิงลบของแรงดันไฟฟ้าเพื่อทำให้แรงดันเอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟคงที่