A lineáris stabilizátorok hátrányai

A lineáris feszültségstabilizátorok hatásfoka alacsony, az áteresztő tranzisztoron jelentős hő fejlődik (disszipálódik), amely számunkra hátrányos tulajdonság. Nagyobb teljesítmények esetén jelentős hűtőborda alkalmazását igényli. Az áteresztő tranzisztoron fejlődött hőt csökkenthetjük, ha a tranzisztort kapcsoló üzemmódban működtetjük.
A disszipált teljesítmény kicsi, ha a vezető tranzisztoron kis feszültség esik, vagy a lezárt tranzisztoron alig folyik áram.
A kapcsolóüzemű stabilizátorok hatásfoka sokkal nagyobb mint az eddig tárgyalt lineáris üzemű stabilizátoroké. Az elérhető hatásfok a 90% feletti értéket is elérheti.

A kapcsolóüzemű stabilizált tápegység

A kapcsolóüzemű részek összekapcsolása

A stabilizátor három fő részből tevődik össze:

• Teljesítménykapcsoló, amely vagy tirisztor, vagy tranzisztor.
• Szűrő, a kimeneti feszültség időbeli középértékét képzi.
• Vezérlőegység, melynek feladata a teljesítménykapcsoló vezérlése és a kimenő feszültség stabilizálása.

A kapcsolóüzemű elv megvizsgálása

A teljesítménykapcsolót az hibajel függvényében a szabályozóegység vezérli. A kapcsoló periódikusan van működtetve kb. 10…100kHz frekvenciával. A teljesítménykapcsoló kimeneti oldalán négyszögjel alakú feszültséget kapunk, melynek amplitúdója közel azonos a bemenő jel amplitúdójával.

A részegységek működése

Az LC-szűrő feladata az energia tárolása, addig amíg a kapcsoló zárt állapotban van. A tárolt energiát az terhelésnek továbbítja, miközben a teljesítménykapcsoló nyit.
A stabilizátor fontos eleme a vezérlőegység. A kapcsolójel létrehozását a referenciafeszültséggel ellátott szabályozó és az impulzusszélesség modulátor végzi.
Az impulzusszélesség- modulátor a fűrészfeszültség generátorból és a komparátorból áll.
A komparátor által vezérelt és bekapcsolt teljesítménykapcsoló vezetési ideje attól függően változik, hogy milyen a hibajel nagysága és az előjele.
Az impulzusszélesség-modulátor működése
Az impulzusszélesség-modulátor működését jellemző feszültségek időbeli lefolyásja, amikor a felerősített hibajel az alsó határolási értéktől a felsőig változik.

A kitöltési tényező

A négyszögjelre jellemző a kitöltési tényező, amely egyenesen arányos az feszültséggel.
A p kitöltési tényező:

Ha a kimeneti feszültség csökken, akkor a kimeneti impulzussorozat szélessége vagy kitöltési tényezője növekszik, ellenkező esetben s kimeneti impulzussorozat szélessége csökken.
A kapcsolóüzemű stabilizátorok rádiófrekvenciás zavart okoznak, amelyek árnyékolással csökkenthetőek.

A teljesítménytranzisztor kapcsolóüzemben való működésére utal. A tranzisztor mindkét diódája nyitóirányú előfeszítést kap.

A négyszögjelre jellemző a kitöltési tényező, amely egyenesen arányos az feszültséggel.

A teljesítménykapcsoló egy periódus alatti bekapcsolásának ideje.

Tápegységek és műszerek