Princípio básico de funcionamento da fonte de alimentação linear
Como mencionado anteriormente, as fontes de alimentação são divididas em duas categorias, fontes de alimentação lineares e fontes de alimentação comutadas. Embora as fontes de alimentação comutadas sejam mais complicadas do que as fontes de alimentação lineares, seus princípios básicos de funcionamento são os mesmos. Na verdade, todos eles são feedback negativo de circuito fechado. A função real do feedback negativo é estabilizar a tensão de saída.
Fontes de alimentação lineares são as fontes de alimentação abaixadoras que mencionamos anteriormente, ou seja, a tensão de saída é menor que a tensão de entrada da fonte de alimentação.
Existem também dois tipos de fontes de alimentação lineares: paralela e série. A unidade de ajuste de tensão da fonte de alimentação paralela é conectada em paralelo com a carga, e o tubo regulador de tensão conectado em paralelo com a carga desvia a corrente de carga para manter a tensão de carga estável quando a tensão de entrada ou a corrente de carga mudam.
A fonte de alimentação em série é mais eficiente que a fonte de alimentação paralela, e sua unidade de ajuste de tensão usa dispositivos ativos para serem conectados em série entre a fonte de alimentação de entrada e a carga.
A unidade de ajuste em série funciona em um modo linear, o que significa que a unidade de ajuste não foi projetada para estar em modo de trabalho totalmente ligado ou desligado, mas em modo de trabalho "parcialmente ligado". O loop de feedback negativo determina o grau de condução da unidade de regulação para manter a estabilidade da tensão de saída.
O dispositivo central do loop de realimentação negativa é um amplificador operacional de alto ganho. Costumamos chamá-lo de amplificador de erro de tensão, que é o dispositivo de ajuste de tensão na figura acima. Sua função é comparar continuamente a tensão de saída com uma tensão de referência estável. , quando a saída tiver apenas alguns erros de milivolt, a saída pode ser ajustada alterando a tensão de condução da unidade de ajuste em série. A referência de tensão estável é conectada ao terminal de entrada positivo do amplificador operacional. A tensão de saída dividida está próxima da referência de tensão e conectada ao terminal de entrada negativo do amplificador operacional. Quando a tensão de saída é estável, a tensão de saída dividida é igual à tensão de referência.
O ganho do amplificador de erro de tensão é para amplificar a diferença entre a referência de tensão e a tensão de saída muitas vezes, e a tensão de erro amplificada controla diretamente a resistência da unidade de ajuste em série para manter a tensão de saída nominal. Se a carga aumentar, a tensão de saída cairá, então a saída do amplificador aumentará, permitindo que mais corrente flua para a carga; da mesma forma, se a carga diminuir, a tensão de saída aumentará e a saída do amplificador permitirá que a célula de passagem flua para que a corrente de carga diminua.
A velocidade de resposta do amplificador de erro de tensão às mudanças de saída e a precisão do controle da tensão de saída dependem do projeto de compensação de realimentação do amplificador de erro. O tamanho da compensação de feedback negativo é determinado pelo resistor divisor de tensão e pela resistência entre o terminal de entrada negativo e o terminal de entrada do amplificador de erro de tensão. Ele determina o tamanho do ganho DC e a precisão da tensão de saída, e também determina o ganho e a largura de banda do amplificador em altas frequências, ou seja, o tempo de resposta ou tempo de resposta transiente para mudanças de carga.
O processo de funcionamento de uma fonte de alimentação linear é muito simples, ou seja, usar feedback negativo de tensão para estabilizar a tensão de saída da fonte de alimentação.
