Eine ausführlichere Erläuterung des Funktionskonzepts des linear gesteuerten Netzteils
Wir kategorisieren geregelte Netzteile häufig in zwei Gruppen, basierend auf dem Funktionszustand der Regelröhre: geregelte Schaltnetzteile und linear geregelte Netzteile. Es gibt auch ein winziges Zener-Röhren-Netzteil.
Das gleichstromgeregelte Netzteil, bei dem die Reglerröhre im linearen Zustand arbeitet, wird hier als linear geregeltes Netzteil bezeichnet. Um zu verstehen, wie das Einstellrohr im linearen Zustand funktioniert, berücksichtigen Sie Folgendes: RW ist kontinuierlich variabel oder linear (siehe Analyse unten). Beim Schaltnetzteil ist das anders. Die Schaltröhre arbeitet in zwei Zuständen: Ein und Aus: Eingeschaltet ist der Widerstand äußerst gering; aus, der Widerstand ist sehr klein groß. Im Schaltnetzteil bezeichnen wir das Stellrohr üblicherweise als Schaltrohr. Natürlich funktioniert eine Röhre im Ein-Aus-Zustand nicht linear.
Eine ältere Art der gleichstromgeregelten Stromversorgung ist die linear geregelte Stromversorgung. Der häufig anzutreffende LDO scheint nun das Effizienzproblem zu lösen. Das linear geregelte Gleichstromnetzteil weist jedoch die folgenden Eigenschaften auf: Die Ausgangsspannung ist niedriger als die Eingangsspannung; die Reaktionsgeschwindigkeit ist schnell; die Ausgangswelligkeit ist gering; der durch die Arbeit erzeugte Lärm ist gering; der Wirkungsgrad ist gering; und große Wärmeentwicklung (insbesondere bei Hochleistungsnetzteilen), die indirekt das thermische Rauschen des Systems erhöht.
Funktionsprinzip: Die folgende Abbildung zeigt, wie eine linear gesteuerte Stromquelle die Spannung reguliert.
Uo=UiRL/(RW plus RL), daher kann die Ausgangsspannung durch Variation der Größe von RW geändert werden. Bitte beachten Sie, dass in dieser Formel der Ausgang von Uo nicht linear ist, wenn wir nur die Wertänderung des variablen Widerstands RW berücksichtigen. Wenn wir jedoch sowohl RW als auch RL berücksichtigen, ist die Ausgabe von Uo linear. Beachten Sie auch, dass unsere Abbildung den Auslauf von RW eher nach rechts als nach links zeigt. Das Bild rechts stellt nur die Begriffe „Sampling“ und „Feedback“ dar, auch wenn es keinen Unterschied zur Formel gibt; Die meisten echten Netzteile arbeiten nach dem Prinzip der Abtastung und Rückmeldung. Der Feedforward-Ansatz wird im Folgenden nur vereinzelt oder nur als Hilfsmethode verwendet.
Machen wir weiter: Wenn wir den variablen Widerstand im Diagramm durch eine Triode oder einen Feldeffekttransistor ersetzen und den Widerstand dieses „Varistors“ durch Erfassen der Ausgangsspannung regulieren, sodass die Ausgangsspannung konstant ist, gelingt uns die Spannungsstabilisierung Dessen Ziel. Diese Triode oder Feldeffektröhre wird als Einstellröhre bezeichnet, da sie zur Änderung der Ausgangsspannung verwendet wird.
Da die Reglerröhre in Reihe zwischen der Stromversorgung und der Last geschaltet ist, spricht man von einer seriengeregelten Stromversorgung. Entsprechend gibt es auch ein Shunt-geregeltes Netzteil, das die Ausgangsspannung durch Parallelschaltung einer Reglerröhre zur Last regeln soll. Der typische Referenzspannungsregler TL431 ist ein Spannungsregler vom Shunt-Typ. Durch die sogenannte Parallelschaltung wird wie bei der Spannungsreglerröhre in Abbildung 2 die „Stabilität“ der Emitterspannung der dämpfenden Verstärkerröhre durch Nebenschluss gewährleistet. Vielleicht lässt diese Zahl nicht erkennen, dass es sich um eine „Parallelschaltung“ handelt, aber bei näherer Betrachtung ist es tatsächlich so. Allerdings sollte hier jeder aufpassen: Die Spannungsreglerröhre arbeitet hier in ihrem nichtlinearen Bereich, wenn man also denkt, dass es sich um ein Netzteil handelt, handelt es sich auch um ein nichtlineares Netzteil. Um das Verständnis für alle zu erleichtern, schauen wir uns ein einigermaßen geeignetes Bild noch einmal an, bis wir es prägnant verstehen können.
Da das Einstellrohr einem Widerstand entspricht, erzeugt es Wärme, wenn der Strom durch den Widerstand fließt. Daher erzeugt das im linearen Zustand arbeitende Einstellrohr im Allgemeinen viel Wärme, was zu einem geringen Wirkungsgrad führt. Dies ist einer der größten Nachteile linear geregelter Netzteile. Weitere Informationen zu linear geregelten Stromversorgungen finden Sie in Lehrbüchern zu analogen elektronischen Schaltkreisen. Hier helfen wir Ihnen hauptsächlich dabei, diese Konzepte und die Beziehung zwischen ihnen zu klären.
