הסבר מפורט על עקרון העבודה של אספקת חשמל מווסת ליניארית
על פי מצב העבודה של צינור הוויסות, לעתים קרובות אנו מחלקים את ספק הכוח המוסדר לשתי קטגוריות: ספק כוח מווסת ליניארי וספק כוח מווסת מתג. בנוסף, קיים ספק כוח קטן המשתמש בווסת מתח.
ספק הכוח המוסדר ליניארי המוזכר כאן מתייחס לספק כוח מווסת DC הפועל במצב ליניארי עם צינור כוונון. צינור ההתאמה פועל במצב ליניארי, שניתן להבין כך: RW (ראה ניתוח להלן) משתנה ברציפות, כלומר ליניארי. במיתוג ספקי כוח, טרנזיסטור המתג (המכונה בדרך כלל טרנזיסטור ההתאמה במיתוג ספקי כוח) פועל בשני מצבים: דולק - עם התנגדות נמוכה מאוד; כבוי - ההתנגדות גבוהה. ברור שהצינור הפועל במצב הפעלה/כיבוי אינו במצב ליניארי.
ספק כוח מווסת ליניארי הוא סוג מוקדם יחסית של ספק כוח מווסת DC. המאפיינים של ספק כוח DC מוסדר ליניארי הם: מתח המוצא נמוך ממתח הכניסה; מהירות תגובה מהירה ואדוות פלט קטן; רעש נמוך שנוצר בעבודה; יעילות נמוכה (נראה כי LDO, אשר נראה לעתים קרובות בימינו, פותר בעיות יעילות); ייצור חום גבוה (במיוחד מקורות כוח בעלי הספק גבוה) מגביר בעקיפין את הרעש התרמי למערכת.
עקרון עבודה: בוא נשתמש תחילה בתרשים הבא כדי להמחיש את עקרון ויסות המתח באספקת חשמל מווסת ליניארית.
הנגד המשתנה RW ונגד העומס RL יוצרים מעגל מחלק מתח, עם מתח מוצא של:
Uo=Ui × RL/(RW פלוס RL), לכן, על ידי התאמת הגודל של RW, ניתן לשנות את מתח המוצא. שימו לב שבמשוואה זו, אם נסתכל רק על שינוי הערך של הנגד המתכוונן RW, הפלט של Uo אינו ליניארי, אך אם נסתכל על RW ו-RL ביחד, הוא ליניארי. כמו כן, שימו לב שהתרשים שלנו אינו מתאר את קצה ההובלה RW כמחובר לשמאל, אלא מימין. למרות שאולי אין הרבה הבדל בנוסחה, ציור זה מימין משקף במדויק את המושגים של "דגימה" ו"משוב" - במציאות, הרוב המכריע של מקורות הכוח פועלים במצבי דגימה ומשוב, ורק לעתים רחוקות נעשה שימוש בשיטות היזון קדימה. , או פשוט שיטות עזר.
נמשיך: אם נחליף את הנגד המשתנה באיור בטרנזיסטור או טרנזיסטור אפקט שדה, ונשלוט בערך ההתנגדות של "הנגד המשתנה" הזה על ידי זיהוי מתח המוצא, כך שמתח המוצא יישאר קבוע, נשיג את המטרה. של ייצוב מתח. טרנזיסטור זה או טרנזיסטור אפקט שדה משמש להתאמת גודל פלט המתח, ולכן הוא נקרא טרנזיסטור התאמה.
בשל העובדה שצינור הכוונון מחובר בסדרה בין ספק הכוח לעומס, הוא נקרא ספק כוח מוסדר סדרתי. בהתאם, קיים ספק כוח מווסת מקביל, אשר מתאים את מתח המוצא על ידי הקבלה של צינור הוויסות עם העומס. וסת מתח ייחוס טיפוסי TL431 הוא סוג של ספק כוח מווסת מקבילית. המשמעות של חיבור מקבילי היא להבטיח את ה"יציבות" של מתח הפולט של צינור מגבר ההנחתה באמצעות shunt, כפי שמוצג באיור 2. אולי נתון זה אינו מעיד מיד על כך שהוא "מקביל", אבל בבדיקה מעמיקה יותר, זה אכן כך. עם זאת, יש לציין כי ווסת המתח המשמש כאן פועל באזור הלא ליניארי שלו. לכן, אם זה נחשב מקור כוח, זה גם מקור כוח לא ליניארי. לנוחות ההבנה של כולם, הבה נחפש אחר כך דיאגרמה מתאימה למדי עד שנוכל להבין אותו בתמציתיות.
בשל העובדה שצינור הכוונון פועל כנגד ומייצר חום כאשר זרם זורם דרך הנגד, צינור הכוונון הפועל במצב ליניארי יוצר בדרך כלל כמות גדולה של חום, וכתוצאה מכך יעילות נמוכה. זהו אחד החסרונות העיקריים של ספקי כוח מוסדרים ליניאריים. להבנה מפורטת יותר של ספקי כוח מוסדרים ליניאריים, עיין בספר הלימוד של מעגלים אלקטרוניים אנלוגיים. המטרה העיקרית שלנו כאן היא לעזור לכולם להבהיר את המושגים הללו ואת מערכות היחסים שלהם.
