منبع تغذیه خطی در الکترونیک

منبع تغذیه خطی در الکترونیک:
مدار بخش رگولاتور شکل بالا می تواند فقط یک دیود زنر یا یک رگولاتور خطی سه سر باشد و ولتاژ خروجی مورد نظر را تولید کند. مزیت رگولاتور خطی این است که در مدار منبع تغذیه فقط به یک خازن ورودی، خازن خروجی و تعدادی مقاومت فیدبک برای تنظیم ولتاژ نیاز دارد.

رگولاتورهای ولتاژ خطی یک ترانزیستور سری بین ورودی و خروجی تشکیل می شوند. این ترانزیستور به طور پیوسته جریان را هدایت کرده و رگولاتور یک ولتاژ DC تنظیم شده را تولید می کند. همان گونه که از نام رگولاتور خطی بر می آید در ناحیه خطی مشخصه جریان-ولتاژ کار می کند.

بنابراین، ترانزیستور بیشتر شبیه یک مقاومت متغیر عمل است که به صورت پیوسته مقاومتش را با توجه به مقدار ولتاژ خروجی مورد نیاز تغییر می دهد.

شکل زیر مدار یک رگولاتور امیتر فالوئر ساده را نشان می دهد که از یک ترانزیستور NPN و یک ولتاژ بایاس DC برای تنظیم ولتاژ خروجی مورد نظر تشکیل شده است.

از آن جایی که مدار یک امیتر فالوئر دارای بهره ولتاژ واحد است، با اعمال ولتاژ بایاس DC مناسب به بیس ترانزیستور، یک خروجی پایدار در ترمینال امیتر حاصل می شود.

به دلیل آنکه ترانزیستور بهره جریان دارد، جریان بار خروجی بسیار بزرگ تر از جریان بیس خواهد بود. اگر از یک زوج دارلینگتون به جای ترانزیستور استفاده کنیم، این مقدار بهره بیشتر نیز خواهد شد.

همچنین، اگر اندازه ولتاژ ورودی به اندازه کافی باشد، می توان ولتاژ خروجی را با ولتاژ بیس ترانزیستورها کنترل کرد.

برای مثال، در مدار شکل بالا اگر ولتاژ بایاس بیس 5.7 ولت باشد، ولتاژ خروجیِ 5 ولت به بار اعمال خواهد شد، زیرا تقریباً 0.7 ولت بین پایه های بیس و امیتر افت ولتاژ وجود دارد. بسته به مقدار ولتاژ بیس، می توان به هر ولتاژ خروجی دلخواهی برای امیتر دست یافت.

وقتی این مدار رگولاتور ساده کار می کند که ترانزیستور سری آن به طور پیوسته در ناحیه خطی خود (مصرف توان) بایاس شود.

در این حالت، توان به فرم گرما تلف می شود. در نتیجه بازدهی آن ضعیف بوده و موجب تولید مداوم گرما خواهد شد.

یکی دیگر از معایب رگولاتورهای خطی ولتاژ این است که حداکثر جریان خروجی پیوسته آن ها به چند آمپر محدود است و به همین دلیل در مواردی مورد استفاده قرار می گیرند که در آن ها توان کم باشد.

وقتی منابع تغذیه ای با جریان و توان بیشتر نیاز داشته باشیم، معمولاً از یک رگولاتور سوئیچینگ استفاده می کنیم که در این صورت، منبع تغذیه، «منبع تغذیه سوئیچینگ» (Switch Mode Power Supply) یا SMPS نامیده می شود.