リニア制御電源の動作概念をさらに徹底解説
当社では、安定化電源を、調整管の機能状態に基づいて、スイッチング安定化電源とリニア安定化電源の 2 つのグループに分類することがよくあります。 小型のツェナー管電源も搭載しています。
ここでは、調整管が線形状態で動作する直流安定化電源を線形安定化電源と呼びます。 調整チューブが線形状態でどのように動作するかを理解するには、次の点を考慮してください。 RW は連続的に可変、つまり線形です (以下の分析を参照)。 スイッチング電源では異なります。 スイッチング管はオンとオフの 2 つの状態で動作します。オンの場合、抵抗は非常に小さくなります。 オフの場合、抵抗は非常に小さく、大きくなります。 スイッチング電源では、通常、調整管のことをスイッチング管と呼びます。 もちろん、オン/オフ状態で動作する真空管は、直線的に動作しているわけではありません。
古い形式の DC 安定化電源は、リニア安定化電源です。 現在よく見られる LDO は効率の問題を解決しているようです。 ただし、線形安定化 DC 電源には次のような特性があります。出力電圧が入力電圧よりも低い。 応答速度が速い。 出力リップルが小さい。 作業によって発生する騒音が小さい。 効率が低い。 また、発熱が大きくなり (特に高出力電源の場合)、システムへの熱ノイズが間接的に増加します。
動作原理: 次の図は、線形制御電源がどのように電圧を調整するかを示しています。
Uo=UiRL/(RW プラス RL) なので、RW のサイズを変えることで出力電圧を変更できます。 この式では、可変抵抗器 RW の値の変化のみを考慮すると、Uo の出力は線形ではないことに注意してください。 ただし、RW と RL の両方を考慮すると、Uo の出力は線形になります。 また、この図では RW のリードアウトが左ではなく右に示されているという事実にも注目してください。 右側の図は、式との違いはないものの、「サンプリング」と「フィードバック」の概念のみを示しています。 純正電源の大部分はサンプリングとフィードバック方式で動作します。 フィードフォワード アプローチは、以下で時々のみ使用されるか、補助的な方法としてのみ使用されます。
次に進みましょう。図の可変抵抗器を三極管または電界効果トランジスタに置き換え、出力電圧を検出してこの「バリスタ」の抵抗を調整し、出力電圧が一定になるようにすると、電圧の安定化に成功します。その目標。 この三極管または電界効果管は、電圧出力を変更するために使用されるため、調整管と呼ばれます。
調整管は電源と負荷の間に直列に接続されているため、直列安定化電源と呼ばれます。 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型安定化電源もあります。 代表的な基準電圧レギュレータ TL431 はシャント型ボルテージ レギュレータです。 いわゆる並列接続とは、図2の電圧調整管と同様に、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」であることがわかりにくいかもしれませんが、よく見てみると確かにそうです。 ただし、ここで誰もが注意する必要があります。ここでの電圧レギュレータ管は非線形領域で動作するため、これを電源だと思うなら、それも非線形電源です。 誰でも理解しやすいように、適度に適当な絵を簡潔に理解できるまで振り返ってみましょう。
調整管は抵抗に相当するため、抵抗に電流が流れると発熱するため、一般に直線状態で動作する調整管は発熱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。 リニア安定化電源についてさらに詳しく理解するには、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関係を明確にするのに役立ちます。
