| De efficiëntie van een lineair geregelde voeding is relatief eenvoudig te berekenen, maar het begrijpen van de onderliggende principes is van cruciaal belang. Een lineaire regelaar werkt door overtollige spanning af te voeren als warmte. Deze inherente beperking heeft rechtstreeks invloed op de efficiëntie ervan.
Formule:
Efficiëntie (η) =(uitgangsvermogen / ingangsvermogen) * 100%
Laten we eens kijken hoe u elke component kunt berekenen:
* Uitgangsvermogen (Puit ): Dit is het vermogen dat aan de belasting wordt geleverd. Het wordt berekend als:
Puit =Vuit * Ikuit
waar:
* Vuit is de uitgangsspanning.
* Ikuit is de uitgangsstroom.
* Ingangsvermogen (Pin ): Dit is het vermogen dat wordt onttrokken aan de ingangsbron. Het wordt berekend als:
Pin =Vin * Ikin
waar:
* Vin is de ingangsspanning.
* Ikin is de ingangsstroom.
Belangrijke overweging:ingangsstroom
De ingangsstroom (Iin ) is cruciaal en wordt vaak over het hoofd gezien. In tegenstelling tot schakelende regelaars trekt een lineaire regelaar *in wezen dezelfde stroom* van de ingang, ongeacht de uitgangsstroom. Het stroomverschil wordt in de regelaar als warmte afgevoerd.
Voorbeeld:
Laten we zeggen dat we een lineaire regelaar hebben met:
* Vin =12V
* Vuit =5V
* Ikuit =1A
Om de efficiëntie te vinden:
1. Bereken het uitgangsvermogen: Puit =5V * 1A =5W
2. Bereken de ingangsstroom (Iin ): Dit is waar de efficiëntiebeperking duidelijk wordt. De ingangsstroom zal *ongeveer* hetzelfde zijn als de uitgangsstroom *plus* de stroom die wordt getrokken om de lineaire regelaar van stroom te voorzien. We zullen het circuit nader moeten bekijken om de werkelijke ingangsstroom te vinden, maar ik zal dit voorbeeld vereenvoudigen om de beperking van lineaire regelaars te benadrukken. *Ga ervan uit* dat de ingangsstroom nu ongeveer gelijk is aan de uitgangsstroom. Dit is meestal een redelijke veronderstelling, maar niet altijd perfect. We vereenvoudigen tot Iin ≈ Ikuit =1A
3. Bereken het ingangsvermogen: Pin =12V * 1A =12W (Dit is een benadering). Merk op dat het werkelijke ingangsvermogen hoger zou zijn als we rekening zouden houden met de stroom die wordt getrokken om de circuits van de lineaire regelaar zelf van stroom te voorzien.
4. Bereken de efficiëntie: η =(5W / 12W) * 100% ≈ 42%
In werkelijkheid: Het werkelijke rendement zou *lager* zijn dan 42%, omdat we geen rekening houden met de stroom die wordt verbruikt door de circuits van de lineaire regelaar. Hierdoor wordt Pin verhoogd zonder de Pout te verhogen de efficiëntie nog verder terugdringen.
Waarom lineaire regelaars inefficiënt zijn:
Het aanzienlijke vermogensverlies is te wijten aan het spanningsverschil tussen de ingang en de uitgang dat als warmte in de doorlaattransistor wordt gedissipeerd. In ons voorbeeld gaat 7W (12W - 5W) verloren als warmte. Dit maakt lineaire regelaars ongeschikt voor toepassingen met hoog vermogen.
Samengevat: Hoewel de formule eenvoudig is, vereist het nauwkeurig berekenen van de efficiëntie van een lineaire regelaar nauwkeurige metingen van de ingangs- en uitgangsspanning en -stroom. Houd er rekening mee dat de belangrijkste factor die hun efficiëntie beperkt, de warmte is die wordt gegenereerd door de ingangsspanning naar de gewenste uitgangsspanning te verlagen. Het werkelijke rendement zal altijd lager zijn dan dat van een schakelende regelaar voor dezelfde toepassing. |
