リニア電圧レギュレータとは

リニア電圧レギュレータとは

リニア安定化電源は、以前から使用されている直流安定化電源の一種です。調整管の動作状態に応じて、安定化電源はリニア安定化電源とスイッチング安定化電源の2つのカテゴリに分けられます。リニア安定化直流電源の特徴は、出力電圧が入力電圧より低い、応答時間が速く、出力リップルが小さい、動作によって発生するノイズが少ない、効率が低い（現在、効率の問題を解決するためにLDOがよく注目されています）、発熱量が多い（特に高出力電源）、間接的にシステムへの熱ノイズが増加する、などです。

レギュレータ管の動作状態に応じて、安定化電源は、リニア安定化電源とスイッチング安定化電源の2つのカテゴリに分類されることがよくあります。また、電圧レギュレータを使用する小型電源もあります。ここでのリニア安定化電源とは、レギュレータ管が線形状態で動作するDC安定化電源を指します。線形状態で動作するレギュレータは、次のように理解できます。RW（以下の分析を参照）は連続的に可変、つまり線形です。

リニア安定化電源の動作原理
Uo=Ui×RL/(RW+RL) なので、RW の大きさを調整することで、出力電圧の大きさを変えることができます。この式では、調整可能な抵抗器 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 のリード線を左側ではなく右側に描いていることにも注意してください。これは式と違いはありませんが、右側に描かれていますが、「サンプリング」と「フィードバック」の概念を反映しています ---- 実際の電源では、作業の大部分はサンプリングとフィードバック モードで行われ、フィードフォワード方式が使用されることはまれであり、使用される場合でも補助的な方法にすぎません。

続きをしましょう。三極管または電界効果管を使用すると、図の可変抵抗器を置き換え、出力電圧の大きさを検出して、この「可変抵抗器」の抵抗値を制御し、出力電圧が一定になるようにすることで、電圧を調整する目的を達成できます。三極管または電界効果管は、出力電圧の大きさを調整するために使用されるため、レギュレータと呼ばれます。

レギュレータは電源と負荷の間に直列に接続されているため、直列型電圧レギュレータと呼ばれます。したがって、並列型安定化電源、つまり調整管と負荷を並列に接続して出力電圧を調整するものがあります。典型的なリファレンスレギュレータ TL431 は並列型レギュレータです。いわゆる並列とは、図 2 のようなレギュレータで、シャントを介して減衰増幅管のエミッタ電圧の「安定性」を確保することを意味します。この図ではすぐに「並列」であることがわからないかもしれませんが、よく見ると確かにそうです。ただし、ここでも注意する必要があります。ここでのレギュレータは、その非線形動作領域を使用しているため、電源であると考えると、非線形電源でもあります。理解を容易にするために、戻って適切な図を見つけて参照してください。簡単に理解できます。

レギュレータ チューブは抵抗器と同等であるため、抵抗器を流れる電流は発熱します。そのため、線形状態で動作するレギュレータ チューブは一般に大量の熱を発生し、効率が低下します。これは、線形電圧レギュレータの主な欠点の 1 つです。線形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相互関係を明確にするのに役立ちます。