Πώς υπολογίζεται η αποτελεσματικότητα της γραμμικής ρυθμιζόμενης τροφοδοσίας;

Η αποτελεσματικότητα μιας γραμμικής ρυθμιζόμενης τροφοδοσίας είναι σχετικά απλή για τον υπολογισμό, αλλά η κατανόηση των υποκείμενων αρχών είναι καθοριστική. Ένας γραμμικός ρυθμιστής λειτουργεί διαλύοντας την περίσσεια της τάσης ως θερμότητα. Αυτός ο εγγενής περιορισμός επηρεάζει άμεσα την αποτελεσματικότητά του.

Φόρμουλα:

Αποδοτικότητα (η) =(ισχύς εξόδου / εισόδου) * 100%

Ας σπάσουμε πώς να υπολογίσουμε κάθε στοιχείο:

* ισχύς εξόδου (p _out ): Αυτή είναι η ισχύς που παραδίδεται στο φορτίο. Υπολογίζεται ως:

P out =V out * I out

όπου:

* V _out είναι η τάση εξόδου.

* I out είναι το ρεύμα εξόδου.

* Power εισόδου (p _σε ): Αυτή είναι η ισχύς που προέρχεται από την πηγή εισόδου. Υπολογίζεται ως:

P _σε =V _σε * I _σε

όπου:

* V _σε είναι η τάση εισόδου.

* I _σε είναι το ρεύμα εισόδου.

ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ ΘΕΜΑ:Εισαγωγή ρεύματος

Το ρεύμα εισόδου (i _σε ) είναι ζωτικής σημασίας και συχνά παραβλέπεται. Σε αντίθεση με τους ρυθμιστές μεταγωγής, ένας γραμμικός ρυθμιστής αντλεί * ουσιαστικά το ίδιο ρεύμα * από την είσοδο ανεξάρτητα από το ρεύμα εξόδου. Η διαφορά στο ρεύμα διαχέεται ως θερμότητα στον ρυθμιστή.

Παράδειγμα:

Ας πούμε ότι έχουμε έναν γραμμικό ρυθμιστή με:

* V _σε =12V

* V _out =5V

* I out =1α

Για να βρείτε την αποτελεσματικότητα:

1. Υπολογίστε την ισχύ εξόδου: P out =5V * 1A =5W

2. Υπολογίστε το ρεύμα εισόδου (i _σε ): Αυτό είναι όπου ο περιορισμός της απόδοσης γίνεται εμφανής. Το ρεύμα εισόδου θα είναι περίπου * το ίδιο με το ρεύμα εξόδου * συν * το ρεύμα που έχει σχεδιαστεί για την τροφοδοσία του γραμμικού ρυθμιστή. Θα χρειαστεί να εξετάσουμε προσεκτικά το κύκλωμα για να βρούμε το πραγματικό ρεύμα εισόδου, αλλά θα απλοποιήσω αυτό το παράδειγμα για να επισημάνω τον περιορισμό των γραμμικών ρυθμιστών. * Υποθέστε* προς το παρόν το ρεύμα εισόδου είναι περίπου ίσο με το ρεύμα εξόδου. Αυτή είναι συνήθως μια δίκαιη υπόθεση, αν και όχι πάντα τέλεια. Απλοποιούμε το I _σε ≈ i _out =1α

3. Υπολογίστε την ισχύ εισόδου: P _σε =12V * 1A =12W (αυτή είναι μια προσέγγιση). Σημειώστε ότι η πραγματική ισχύς εισόδου θα ήταν υψηλότερη εάν αντισταθμίσαμε το ρεύμα που τραβήχτηκε για να τροφοδοτήσει το κύκλωμα του ίδιου του γραμμικού ρυθμιστή.

4. Υπολογίστε την απόδοση: η =(5W / 12W) * 100% ≈ 42%

στην πραγματικότητα: Η πραγματική απόδοση θα ήταν * χαμηλότερη από το 42% επειδή δεν καταγράφουμε το ρεύμα που καταναλώνεται από το κύκλωμα του γραμμικού ρυθμιστή. Αυτό θα αυξήσει το p _σε Χωρίς να αυξάνετε το p _out περαιτέρω μείωση της αποτελεσματικότητας.

Γιατί οι γραμμικοί ρυθμιστές είναι αναποτελεσματικοί:

Η σημαντική απώλεια ισχύος οφείλεται στη διαφορά τάσης μεταξύ της εισόδου και της εξόδου που διαλύεται ως θερμότητα στο τρανζίστορ διέλευσης. Στο παράδειγμά μας, το 7W (12W - 5W) χάνεται ως θερμότητα. Αυτό καθιστά τους γραμμικούς ρυθμιστές ακατάλληλες για εφαρμογές υψηλής ισχύος.

Συνοπτικά: Ενώ ο τύπος είναι απλός, ο με ακρίβεια υπολογισμός της αποτελεσματικότητας ενός γραμμικού ρυθμιστή απαιτεί ακριβείς μετρήσεις της τάσης εισόδου και εξόδου και του ρεύματος. Θυμηθείτε ότι ο κύριος παράγοντας που περιορίζει την αποτελεσματικότητά τους είναι η θερμότητα που παράγεται από την απόρριψη της τάσης εισόδου στην επιθυμητή τάση εξόδου. Η πραγματική απόδοση θα είναι πάντα χαμηλότερη από αυτή ενός ρυθμιστή μεταγωγής για την ίδια εφαρμογή.