คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับหลักการทำงานของแหล่งจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้น
ตามสถานะการทำงานของท่อควบคุม เรามักจะแบ่งแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมออกเป็นสองประเภท: แหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมเชิงเส้นและแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมแบบสวิตช์ นอกจากนี้ยังมีแหล่งจ่ายไฟขนาดเล็กที่ใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า
แหล่งจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้นที่กล่าวถึงในที่นี้หมายถึงแหล่งจ่ายไฟ DC แบบควบคุมที่ทำงานในสถานะเชิงเส้นพร้อมท่อปรับ ท่อปรับทำงานในสถานะเชิงเส้น ซึ่งสามารถเข้าใจได้ดังนี้: RW (ดูการวิเคราะห์ด้านล่าง) มีการแปรผันอย่างต่อเนื่อง นั่นคือ เชิงเส้น ในการสลับแหล่งจ่ายไฟ สวิตช์ทรานซิสเตอร์ (โดยทั่วไปเรียกว่าทรานซิสเตอร์การปรับในแหล่งจ่ายไฟแบบสวิตชิ่ง) ทำงานในสองสถานะ: เปิด - มีความต้านทานต่ำมาก; ปิด - ความต้านทานอยู่ในระดับสูง ท่อที่ทำงานในสถานะเปิด/ปิดไม่อยู่ในสถานะเชิงเส้นอย่างชัดเจน
แหล่งจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้นเป็นแหล่งจ่ายไฟแบบควบคุม DC ชนิดแรกเริ่ม ลักษณะของแหล่งจ่ายไฟ DC แบบควบคุมเชิงเส้นคือ: แรงดันเอาต์พุตต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าอินพุต; ความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็วและระลอกเอาท์พุตขนาดเล็ก เสียงรบกวนต่ำที่เกิดจากการทำงาน ประสิทธิภาพต่ำ (LDO ซึ่งมักพบเห็นกันในปัจจุบัน ดูเหมือนจะช่วยแก้ปัญหาด้านประสิทธิภาพได้) การสร้างความร้อนสูง (โดยเฉพาะแหล่งพลังงานสูง) จะเพิ่มสัญญาณรบกวนความร้อนให้กับระบบทางอ้อม
หลักการทำงาน: ก่อนอื่น ลองใช้แผนภาพต่อไปนี้เพื่อแสดงหลักการของการควบคุมแรงดันไฟฟ้าในแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมเชิงเส้น
ตัวต้านทานผันแปร RW และตัวต้านทานโหลด RL จะสร้างวงจรแบ่งแรงดันไฟฟ้า โดยมีแรงดันเอาต์พุตเท่ากับ:
Uo=Ui × RL/(RW บวก RL) ดังนั้น ด้วยการปรับขนาด RW แรงดันเอาต์พุตจึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ โปรดทราบว่าในสมการนี้ ถ้าเราดูเฉพาะการเปลี่ยนแปลงค่าของตัวต้านทานแบบปรับได้ RW เท่านั้น ผลลัพธ์ของ Uo จะไม่เป็นเชิงเส้น แต่ถ้าเราดู RW และ RL รวมกัน ก็จะเป็นเชิงเส้น โปรดทราบว่าแผนภาพของเราไม่ได้แสดงถึงปลายตะกั่ว RW ที่เชื่อมต่อกับด้านซ้าย แต่อยู่ทางด้านขวา แม้ว่าสูตรอาจไม่แตกต่างกันมากนัก แต่การวาดทางด้านขวาสะท้อนแนวคิดของ "การสุ่มตัวอย่าง" และ "ผลป้อนกลับ" ได้อย่างแม่นยำ - ในความเป็นจริงแล้ว แหล่งพลังงานส่วนใหญ่ทำงานในโหมดการสุ่มตัวอย่างและผลป้อนกลับ และวิธีป้อนกลับไม่ค่อยมีการใช้ หรือเพียงวิธีการเสริม
ดำเนินการต่อ: หากเราแทนที่ตัวต้านทานแบบแปรผันในรูปด้วยทรานซิสเตอร์หรือทรานซิสเตอร์แบบสนามแม่เหล็กและควบคุมค่าความต้านทานของ "ตัวต้านทานแบบแปรผัน" นี้โดยการตรวจจับแรงดันเอาต์พุตเพื่อให้แรงดันเอาต์พุตคงที่เราก็บรรลุเป้าหมาย ของการรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้า ทรานซิสเตอร์หรือทรานซิสเตอร์สนามผลนี้ใช้ในการปรับขนาดเอาท์พุทแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นจึงเรียกว่าทรานซิสเตอร์การปรับ
เนื่องจากท่อปรับเชื่อมต่อแบบอนุกรมระหว่างแหล่งจ่ายไฟและโหลด จึงเรียกว่าแหล่งจ่ายไฟแบบควบคุมแบบอนุกรม ในทำนองเดียวกันมีแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมแบบขนานซึ่งจะปรับแรงดันไฟขาออกโดยการขนานท่อควบคุมกับโหลด ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าอ้างอิงทั่วไป TL431 เป็นแหล่งจ่ายไฟควบคุมแบบขนานประเภทหนึ่ง ความหมายของการเชื่อมต่อแบบขนานคือเพื่อให้แน่ใจว่า "เสถียรภาพ" ของแรงดันอิมิตเตอร์ของหลอดแอมพลิฟายเออร์ลดทอนผ่านการสับเปลี่ยน ดังแสดงในรูปที่ 2 บางทีตัวเลขนี้ไม่ได้บ่งชี้ทันทีว่าเป็น "ขนาน" แต่เมื่อตรวจสอบอย่างใกล้ชิด เป็นอย่างนั้นจริงๆ อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในที่นี้ทำงานในพื้นที่ไม่เชิงเส้น ดังนั้นหากถือเป็นแหล่งพลังงานก็เป็นแหล่งพลังงานไม่เชิงเส้นด้วย เพื่อความสะดวกในการทำความเข้าใจของทุกคน ค่อยหาแผนภาพที่เหมาะสมพอสมควรทีหลังจนกว่าเราจะเข้าใจได้กระชับ
เนื่องจากท่อปรับทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานและสร้างความร้อนเมื่อกระแสไหลผ่านตัวต้านทาน ท่อปรับที่ทำงานในสถานะเชิงเส้นโดยทั่วไปจะสร้างความร้อนจำนวนมาก ส่งผลให้ประสิทธิภาพต่ำ นี่เป็นหนึ่งในข้อเสียเปรียบหลักของแหล่งจ่ายไฟที่มีการควบคุมเชิงเส้น สำหรับความเข้าใจโดยละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับแหล่งจ่ายไฟแบบควบคุมเชิงเส้น โปรดดูหนังสือเรียนวงจรอิเล็กทรอนิกส์แบบแอนะล็อก วัตถุประสงค์หลักของเราที่นี่คือเพื่อช่วยให้ทุกคนชี้แจงแนวคิดและความสัมพันธ์ของพวกเขาให้ชัดเจน
