คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับหลักการทำงานของหน่วยจ่ายไฟเชิงเส้น
ตามสถานะการทำงานของท่อควบคุม เรามักจะแบ่งแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมออกเป็นสองประเภท: แหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมเชิงเส้นและแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมแบบสวิตชิ่ง นอกจากนี้ยังมีแหล่งจ่ายไฟขนาดเล็กที่ใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า
แหล่งจ่ายไฟที่มีความเสถียรเชิงเส้นที่อ้างถึงในที่นี้หมายถึงแหล่งจ่ายไฟ DC ที่มีความเสถียรซึ่งท่อควบคุมทำงานในสถานะเชิงเส้น การปรับท่อให้ทำงานในสถานะเชิงเส้นสามารถเข้าใจได้ดังนี้: RW (ดูการวิเคราะห์ด้านล่าง) มีการแปรผันอย่างต่อเนื่อง นั่นคือ เชิงเส้น อย่างไรก็ตามในแหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์จะแตกต่างออกไป ท่อสวิตชิ่ง (ในแหล่งจ่ายไฟโหมดสวิตช์ เรามักจะเรียกท่อปรับเป็นท่อสวิตชิ่ง) ทำงานในสองสถานะ: เปิด - มีความต้านทานต่ำมาก; ปิด - ความต้านทานสูงมาก ท่อที่ทำงานในสถานะเปิด/ปิดไม่อยู่ในสถานะเชิงเส้นอย่างเห็นได้ชัด
แหล่งจ่ายไฟที่มีความเสถียรเชิงเส้นเป็นแหล่งจ่ายไฟ DC เสถียรประเภทหนึ่งที่ใช้ค่อนข้างเร็ว คุณลักษณะของแหล่งจ่ายไฟ DC แบบควบคุมเชิงเส้นคือ: แรงดันเอาต์พุตต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุต; ความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็วและระลอกเอาท์พุตขนาดเล็ก เสียงรบกวนต่ำที่เกิดจากการทำงาน ประสิทธิภาพต่ำ (LDO ซึ่งมักพบเห็นกันในปัจจุบัน ได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ไขปัญหาด้านประสิทธิภาพ) การสร้างความร้อนสูง โดยเฉพาะจากแหล่งพลังงานกำลังสูง จะเพิ่มสัญญาณรบกวนความร้อนให้กับระบบทางอ้อม
หลักการทำงาน: ขั้นแรกลองใช้แผนภาพต่อไปนี้เพื่อแสดงหลักการควบคุมแรงดันไฟฟ้าในแหล่งจ่ายไฟควบคุมเชิงเส้น
Uo=Ui × RL/(RW+RL) ดังนั้นเมื่อปรับขนาด RW แรงดันเอาต์พุตจึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ โปรดทราบว่าในสมการนี้ ถ้าเราดูเฉพาะการเปลี่ยนแปลงในค่าของตัวต้านทานแบบปรับได้ RW เท่านั้น ผลลัพธ์ของ Uo ไม่เป็นเชิงเส้น แต่ถ้าเราดู RW และ RL รวมกัน ก็จะเป็นเชิงเส้น โปรดทราบว่าแผนภาพของเราไม่ได้แสดงถึงปลายนำของ RW ที่เชื่อมต่อกับด้านซ้าย แต่อยู่ทางด้านขวา แม้ว่าจะไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากสูตร แต่ภาพวาดทางด้านขวาสะท้อนแนวคิดของ "การสุ่มตัวอย่าง" และ "ผลตอบรับ" ได้อย่างสมบูรณ์แบบ - ในความเป็นจริงแล้ว แหล่งจ่ายไฟส่วนใหญ่ทำงานในโหมดสุ่มตัวอย่างและผลป้อนกลับ และวิธีป้อนกลับไม่ค่อยมีการใช้ หรือใช้เป็นวิธีการเสริมเท่านั้น
ดำเนินการต่อ: ถ้าเราแทนที่ตัวต้านทานแบบแปรผันในแผนภาพด้วยทรานซิสเตอร์หรือทรานซิสเตอร์แบบสนามแม่เหล็กและควบคุมความต้านทานของ "ตัวต้านทานแบบแปรผัน" นี้โดยการตรวจจับแรงดันเอาต์พุตเพื่อรักษาแรงดันเอาต์พุตให้คงที่ เราก็จะบรรลุเป้าหมายของแรงดันไฟฟ้า เสถียรภาพ ทรานซิสเตอร์หรือทรานซิสเตอร์สนามผลนี้ใช้เพื่อปรับขนาดเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นจึงเรียกว่าทรานซิสเตอร์แบบปรับค่า
เนื่องจากท่อปรับเชื่อมต่อแบบอนุกรมระหว่างแหล่งจ่ายไฟและโหลด จึงเรียกว่าแหล่งจ่ายไฟแบบเสถียรแบบอนุกรม ในทำนองเดียวกัน ยังมีแหล่งจ่ายไฟควบคุมแบบขนาน ซึ่งจะปรับแรงดันเอาต์พุตโดยเชื่อมต่อท่อควบคุมขนานกับโหลด ตัวควบคุมอ้างอิงทั่วไป TL431 เป็นตัวควบคุมชนิดขนาน ความหมายของการเชื่อมต่อแบบขนานนั้นเหมือนกับตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าในรูปที่ 2 ซึ่งรับประกัน "ความเสถียร" ของแรงดันไฟฟ้าตัวปล่อยของหลอดแอมพลิฟายเออร์ลดทอนผ่านการแบ่ง บางทีแผนภาพนี้อาจไม่แสดงทันทีว่าเป็น "เส้นขนาน" แต่เมื่อตรวจสอบอย่างใกล้ชิดแล้ว มันก็จริง อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตด้วยว่าตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่นี่ทำงานโดยใช้บริเวณที่ไม่เป็นเชิงเส้น ดังนั้นหากถือเป็นแหล่งพลังงานก็เป็นแหล่งพลังงานไม่เชิงเส้นด้วย เพื่อความสะดวกในการทำความเข้าใจของทุกๆ ท่าน ลองหาภาพที่เหมาะสมมาชมกันดูจนกว่าจะเข้าใจได้ง่ายครับ
เนื่องจากท่อควบคุมเทียบเท่ากับตัวต้านทาน จึงสร้างความร้อนเมื่อกระแสไหลผ่านตัวต้านทาน ดังนั้นการควบคุมท่อที่ทำงานในสถานะเชิงเส้นโดยทั่วไปจะทำให้เกิดความร้อนจำนวนมาก ส่งผลให้ประสิทธิภาพต่ำ นี่เป็นหนึ่งในข้อเสียเปรียบหลักของแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมเชิงเส้น สำหรับความเข้าใจโดยละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับแหล่งจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้น โปรดดูหนังสือเรียนเกี่ยวกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบแอนะล็อก วัตถุประสงค์หลักของเราที่นี่คือเพื่อช่วยให้ทุกคนชี้แจงแนวคิดและความสัมพันธ์ของพวกเขาให้ชัดเจน
