リニア安定化電源の動作原理の詳細な説明
調整管の動作状態に応じて、調整電源をリニア調整電源とスイッチ調整電源の 2 つのカテゴリに分類することがよくあります。 さらに、電圧レギュレータ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、調整管によりリニアな状態で動作する直流安定化電源のことを指します。 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) は連続的に可変、つまり線形です。 スイッチング電源では、スイッチ トランジスタ (通常、スイッチング電源では調整トランジスタと呼ばれます) は 2 つの状態で動作します。オン - 非常に低い抵抗。 オフ - 抵抗が高くなります。 オン/オフ状態で動作する真空管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、比較的初期のタイプの DC 安定化電源です。 リニア安定化 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低騒音。 効率が低い (最近よく見られる LDO は効率の問題を解決するようです)。 高い発熱 (特に高出力電源) は、システムへの熱ノイズを間接的に増加させます。
動作原理: まず、次の図を使用して、線形安定化電源の電圧調整の原理を説明します。
可変抵抗器 RW と負荷抵抗器 RL は分圧回路を形成し、出力電圧は次のとおりです。
Uo=Ui × RL/(RW プラス RL) したがって、RW のサイズを調整することで、出力電圧を変更できます。 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 を合わせて見ると線形になることに注意してください。 また、図では RW リード端が左側に接続されているのではなく、右側に接続されているように描かれていることにも注意してください。 式に大きな違いはないかもしれませんが、右側の図は「サンプリング」と「フィードバック」の概念を正確に反映しています。実際には、大多数の電源はサンプリング モードとフィードバック モードで動作し、フィードフォワード方法が使用されることはほとんどありません。 、または単に補助的なメソッド。
続けてみましょう。図の可変抵抗器をトランジスタ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「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れば、目的は達成されます。電圧の安定化。 このトランジスタまたは電界効果トランジスタは、電圧出力の大きさを調整するために使用されるため、調整トランジスタと呼ばれます。
調整管が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、並列安定化電源があり、調整管を負荷と並列にすることで出力電圧を調整します。 一般的な基準電圧レギュレータ TL431 は、並列安定化電源の一種です。 並列接続の意味は、図 2 に示すように、シャントを介して減衰増幅管のエミッタ電圧の「安定性」を確保することです。おそらく、この図はすぐには「並列」であることを示していませんが、よく見てみると、まさにその通りです。 ただし、ここで使用される電圧レギュレータは非線形領域で動作することに注意してください。 したがって、電源として考えれば、非線形電源でもあります。 全員が理解しやすいように、簡潔に理解できるようになるまで、後で適度に適切な図を探しましょう。
調整管は抵抗として作用し、抵抗に電流が流れると発熱するため、一般に線形状態で動作する調整管は発熱が大きく、効率が低下します。 これは、リニア安定化電源の主な欠点の 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。 ここでの私たちの主な目的は、誰もがこれらの概念とその関係を明確にできるようにすることです。
