リニア調整電源の詳細な動作原理
調整管の動作状態に応じて、調整電源を2つのカテゴリに分類することがよくあります。リニア調整電源とスイッチング調整電源です。 また、ツェナー管を使用した小型電源もあります。
ここでいうリニア安定化電源とは、レギュレーターチューブがリニアな状態で動作する直流安定化電源を指します。 調整チューブは線形状態で動作します。これは次のように理解できます。RW (以下の分析を参照) は連続的に変化します。つまり、線形です。 スイッチング電源では違います。 スイッチングチューブ（スイッチング電源では、一般的に調整チューブをスイッチングチューブと呼びます）は、オンとオフの2つの状態で動作します。オン-抵抗は非常に小さいです。 オフ - 抵抗は非常に小さいです。 オンオフ状態で動作するチューブは、明らかに線形状態ではありません。
リニア安定化電源は、以前に使用されていた DC 安定化電源の一種です。 線形安定化 DC 電源の特性は次のとおりです。出力電圧は入力電圧よりも低くなります。 応答速度が速く、出力リップルが小さい。 作業によって発生する騒音が少ない。 効率が低い (現在よく見られる LDO は、効率の問題を解決しているように見えます)。 システムへの熱雑音を間接的に増加させる大規模な発熱 (特に大電力電源)。
動作原理: まず、次の図を使用して、電圧を調整するためのリニア調整電源の原理を説明します。
下図に示すように、可変抵抗 RW と負荷抵抗 RL は分圧回路を形成し、出力電圧は次のようになります。
Uo=Ui×RL/(RW プラス RL)なので、RW の大きさを調整することで出力電圧を変えることができます。 この式では、調整可能な抵抗 RW の値の変化だけを見ると、Uo の出力は線形ではありませんが、RW と RL を一緒に見ると線形であることに注意してください。 また、この図では RW のリードアウトが左ではなく右に描かれていることに注意してください。 式との違いはありませんが、右の図は「サンプリング」と「フィードバック」の概念を反映しているだけです--実際の電源のほとんどは、サンプリングとフィードバックのモードで動作します。以下、フィードフォワード方式めったに使用されないか、使用されたとしても補助的な方法にすぎません。
続けましょう: 三極管または電界効果トランジスタを使用して図の可変抵抗器を置き換え、出力電圧を検出してこの「バリスタ」の抵抗値を制御すると、出力電圧が一定に保たれるため、電圧安定化の目的は達成されます。 この三極管または電界効果管は、電圧出力を調整するために使用されるため、調整管と呼ばれます。
図1のように、電源と負荷の間にレギュレーター管が直列に接続されていることから、シリーズ安定化電源と呼ばれています。 これに対応して、負荷と並列に調整管を接続して出力電圧を調整するシャント式安定化電源もあります。 標準的な基準電圧レギュレーター TL431 は、シャント型電圧レギュレーターです。 いわゆる並列接続とは、図2の電圧調整管のように、分路によって減衰増幅管のエミッタ電圧の「安定性」が確保されることを意味します。 この図では「並列接続」とは思えないかもしれませんが、よく見ると確かに。 ただし、誰もがここで注意を払う必要があります。ここの電圧調整管は非線形領域で動作するため、電源と考えれば非線形電源でもあります。 誰でも簡単に理解できるように、簡潔に理解できるまで適度に適当な絵で振り返ってみましょう。
調整管は抵抗器に相当するため、抵抗器に電流が流れると発熱しますので、一般的に線形状態で動作する調整管は発熱量が多く、効率が悪くなります。 これは、リニア安定化電源の最も重要な欠点の 1 つです。 リニア安定化電源の詳細については、アナログ電子回路の教科書を参照してください。 ここでは主に、これらの概念とそれらの間の関係を明確にするのに役立ちます。
