หลักการทำงานโดยละเอียดของแหล่งจ่ายไฟควบคุมเชิงเส้น

หลักการทำงานโดยละเอียดของแหล่งจ่ายไฟควบคุมเชิงเส้น

ตามสถานะการทำงานของหลอดควบคุม เรามักจะแบ่งแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมออกเป็นสองประเภท: แหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมเชิงเส้นและแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมแบบสวิตชิ่ง นอกจากนี้ยังมีแหล่งจ่ายไฟขนาดเล็กที่ใช้หลอดซีเนอร์

แหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมเชิงเส้นที่กล่าวถึงในที่นี้หมายถึงแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมแบบ DC ซึ่งท่อควบคุมทำงานในสถานะเชิงเส้น ท่อปรับค่าทำงานในสถานะเชิงเส้น ซึ่งสามารถเข้าใจได้ด้วยวิธีนี้: RW (ดูการวิเคราะห์ด้านล่าง) เป็นตัวแปรต่อเนื่อง นั่นคือ เชิงเส้น มันแตกต่างกันในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง หลอดสวิตชิ่ง (ในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง โดยทั่วไปเราเรียกหลอดปรับค่าว่าหลอดสวิตชิ่ง) ทำงานในสองสถานะ: เปิดและปิด: เปิด - ความต้านทานมีขนาดเล็กมาก ปิด - ความต้านทานมีขนาดเล็กมาก หลอดที่ทำงานในสถานะเปิด-ปิดไม่อยู่ในสถานะเชิงเส้น

แหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมเชิงเส้นคือประเภทของแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุม DC ที่ใช้ก่อนหน้านี้ ลักษณะของแหล่งจ่ายไฟ DC แบบควบคุมเชิงเส้นคือ: แรงดันเอาต์พุตต่ำกว่าแรงดันอินพุต ความเร็วในการตอบสนองรวดเร็ว ระลอกออกมีขนาดเล็ก เสียงรบกวนที่เกิดจากการทำงานต่ำ ประสิทธิภาพต่ำ (LDO ที่เห็นได้บ่อยตอนนี้ดูเหมือนว่าจะแก้ปัญหาประสิทธิภาพได้) ; การสร้างความร้อนจำนวนมาก (โดยเฉพาะแหล่งจ่ายไฟกำลังสูง) ซึ่งจะเพิ่มสัญญาณรบกวนทางความร้อนให้กับระบบโดยทางอ้อม

หลักการทำงาน: ขั้นแรกให้ใช้รูปต่อไปนี้เพื่อแสดงหลักการของแหล่งจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้นเพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้า

ดังที่แสดงในรูปด้านล่าง ตัวต้านทานปรับค่าได้ RW และตัวต้านทานโหลด RL สร้างวงจรแบ่งแรงดัน และแรงดันเอาต์พุตคือ:

Uo=Ui×RL/(RW บวก RL) ดังนั้นโดยการปรับขนาดของ RW แรงดันเอาต์พุตจึงเปลี่ยนแปลงได้ โปรดทราบว่าในสูตรนี้ หากเราดูเฉพาะการเปลี่ยนแปลงค่าของตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ RW ผลลัพธ์ของ Uo จะไม่เป็นเชิงเส้น แต่ถ้าเราดูที่ RW และ RL พร้อมกัน มันจะเป็นเชิงเส้น โปรดทราบว่าตัวเลขของเราไม่ได้ดึงส่วนนำของ RW ไปทางซ้าย แต่ไปทางขวา แม้ว่าจะไม่มีความแตกต่างจากสูตร แต่ภาพวาดทางด้านขวาเป็นเพียงการสะท้อนแนวคิดของ "การสุ่มตัวอย่าง" และ "การป้อนกลับ"--อุปกรณ์จ่ายไฟจริงส่วนใหญ่ทำงานในโหมดการสุ่มตัวอย่างและการป้อนกลับ ด้านล่างคือวิธีการป้อนกลับ ไม่ค่อยมีใครใช้ หรือถ้าจะใช้ ก็เป็นเพียงวิธีเสริมเท่านั้น

ดำเนินการต่อ: ถ้าเราใช้ทรานซิสเตอร์แบบไตรโอดหรือฟิลด์เอฟเฟ็กต์เพื่อแทนที่ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ในรูป และควบคุมค่าความต้านทานของ "วาริสเตอร์" นี้โดยการตรวจจับแรงดันเอาต์พุต เพื่อให้แรงดันเอาต์พุตคงที่ เพื่อให้เราสามารถ บรรลุวัตถุประสงค์ของการปรับแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ หลอดไตรโอดหรือฟิลด์เอฟเฟ็กต์นี้ใช้เพื่อปรับเอาต์พุตของแรงดัน จึงเรียกว่าหลอดปรับค่า

ดังที่แสดงในรูปที่ 1 เนื่องจากท่อเรกกูเลเตอร์เชื่อมต่อแบบอนุกรมระหว่างแหล่งจ่ายไฟและโหลด จึงเรียกว่าแหล่งจ่ายไฟแบบเรกูเลเตอร์ ในทำนองเดียวกันยังมีแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมแบบ shunt ซึ่งก็คือการปรับแรงดันเอาต์พุตโดยการเชื่อมต่อท่อควบคุมแบบขนานกับโหลด ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าอ้างอิงทั่วไป TL431 เป็นตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบแบ่ง ที่เรียกว่าการเชื่อมต่อแบบขนานหมายความว่าเช่นเดียวกับท่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าในรูปที่ 2 "ความเสถียร" ของแรงดันอิมิตเตอร์ของหลอดขยายเสียงแบบลดทอนจะมั่นใจได้โดยการแยก บางทีตัวเลขนี้อาจไม่ทำให้คุณเห็นว่าเป็น "การเชื่อมต่อแบบขนาน" แต่มองให้ใกล้กว่านี้ อย่างไรก็ตาม ทุกคนควรให้ความสนใจที่นี่ หลอดควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่นี่ทำงานในพื้นที่ไม่เชิงเส้น ดังนั้นหากคุณคิดว่าเป็นแหล่งจ่ายไฟ มันก็เป็นแหล่งจ่ายไฟแบบไม่เชิงเส้นเช่นกัน เพื่อให้ทุกคนเข้าใจได้ง่ายขึ้นลองย้อนดูภาพที่สมเหตุสมผลจนเข้าใจอย่างรวบรัด

เนื่องจากท่อปรับค่าเทียบเท่ากับตัวต้านทาน มันจะสร้างความร้อนเมื่อกระแสไหลผ่านตัวต้านทาน ดังนั้นท่อปรับค่าที่ทำงานในสถานะเชิงเส้นโดยทั่วไปจะสร้างความร้อนจำนวนมาก ส่งผลให้ประสิทธิภาพต่ำ นี่เป็นข้อเสียที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งของแหล่งจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้น สำหรับความเข้าใจโดยละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับแหล่งจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้น โปรดดูตำราเกี่ยวกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบแอนะล็อก เราช่วยคุณอธิบายแนวคิดเหล่านี้และความสัมพันธ์ระหว่างแนวคิดเหล่านี้เป็นหลัก