¿Por qué son más eficientes que los reguladores lineares mezcladores?

Question

Es bien conocido que los reguladores de conmutación son más eficientes, a continuación, los reguladores lineales. También sé que el regulador lineal tiene que disipar la diferencia entre la tensión de entrada y de salida al voltaje multiplicado por la corriente de calor.

Pero, ¿por qué esto no se aplica a los reguladores de conmutación con las mismas condiciones: la misma tensión de entrada y de salida de voltaje y corriente?

Sé switchers puede ser caliente; yo tengo uno en una placa que se pone tan caliente que casi no se puede tocar, pero a la vez es sólo 2 1/2 milímetros en cada lado y se ve como una hormiga en comparación con un orificio de voltaje 7805 con su disipador de calor.

Answer 1

Interruptores ideales no disipan cualquier energía. Un poco de energía a partir del lado de entrada, almacenar y suéltalo en el lado de salida.

Energía se almacena en un campo magnético dentro de un inductor o un campo eléctrico en un condensador.

Debido a la no ideales de componentes reales, como ESR en inductores, disipa un poco de energía. También pierden algo de poder durante la conmutación del transistor. También se pierde energía en el controlador.

Answer 2

Los reguladores lineales trabajo de manera eficaz para poner una variable de control de resistencia entre la fuente y la carga. Todos los de la corriente por la carga que fluye a través de este elemento resistivo. Y el voltaje a través de ella es igual a la diferencia entre la tensión de la fuente y el voltaje de carga. Por lo que la potencia disipada es

\$P_{lin} = I_{load}\times{}(V_{src}-V_{load})\$.

Los reguladores de conmutación de trabajo al cambiar el ciclo de trabajo del flujo de corriente durante un ciclo de conmutación, luego promediar la salida utilizando un filtro. Durante parte del ciclo de corriente de alta intensidad de los flujos con una baja caída de tensión. Durante la otra parte del ciclo de casi ninguna corriente fluye con una alta caída de voltaje. Ninguna de estas condiciones se disipa mucha energía en forma de calor. Lo ideal sería que el poder perdido se convierte en

\$P_{sw}= \mathrm{DC}(I_{on})(0\ \mathrm{V}) + (1-\mathrm{DC})(0\ \mathrm{A})(V_{off})\$,

que es, por supuesto, de 0 W. Normalmente gran parte de la ineficiencia en el mundo real es debido a la energía perdida durante el breve periodo de conmutación inteval entre "on" y "off" partes del ciclo.

Answer 3

Es bien conocido que los reguladores de conmutación son más eficientes, a continuación, los reguladores lineales.

A un punto. Poner a 3.5 V en un LDO 3.3 V regulador lineal da una eficiencia del 94%. Usted estaría en apuros para encontrar un regulador de conmutación que puede hacer eso.

También sé que el regulador lineal tiene que disipar la diferencia entre la tensión de entrada y de salida al voltaje multiplicado por la corriente de calor.

Sí, pero los reguladores lineales debe dibujar como mucho o poco más actual para una determinada corriente de salida, mientras que los reguladores de conmutación de comercio de la caída en el voltaje de salida de una disminución en la corriente de entrada, y por lo tanto generalmente se utilizan menos energía que una configurados de manera similar regulador lineal general.

Answer 4

Pero, ¿por qué esto no se aplica a los reguladores de conmutación con el mismo condiciones

Para una serie regulador lineal, la fuente ofrece energía 100% del tiempo y parte de esta energía debe ser desperdiciado ya que (1) la fuente de tensión (magnitud) es mayor que la carga y (2) la fuente de corriente debe ser algo mayor que la corriente de carga.

Sin embargo, para un regulador de conmutación, la fuente ofrece el poder sólo a través de una fracción de un período de conmutación. Durante este tiempo, algunas de la potencia entregada por la fuente es entregada a la carga y el resto es entregado al almacenamiento de energía elementos de circuito - muy poco se desperdicia.

Luego, durante el tiempo de apagado, el almacenamiento de energía elementos de circuito entregar energía a la carga.

Esta es la diferencia crucial - sólo lo suficiente energía se toma de la fuente durante el tiempo de alimentación de la carga continua.

Por ejemplo, si la carga requiere de un continuo 5W, la fuente puede entregar 10W 50% del tiempo y 0W el restante 50% para un promedio de potencia de 5W. El almacenamiento de energía elementos de circuito "suave" el flujo de energía que absorben el exceso de energía durante el tiempo de encendido y, a continuación, la entrega durante el tiempo de apagado.

Answer 5

Ideal buck-boost regulador de conmutación puede ser modelada como un par de tapas conectado directamente a la entrada y a la salida, una bobina, y algunos de enrutamiento de circuitos que puede cambiar entre tres configuraciones (buck-sólo, boost-sólo, o la inversión de circuito sólo se necesitan dos).

1. La entrada se conecta a la salida a través de la bobina
2. La bobina está conectado directamente a través de la entrada
3. La bobina está conectado directamente a través de la salida

Asumir que los componentes se comportan de la manera más adecuada (no resistiva o pérdidas de conmutación, etc.) el origen de las tapas de sentarse a 10 v, la salida de los sorteos de 1A, el conmutador se pasa la mitad de su tiempo en la primera configuración, la mitad de la tercera, y los ciclos de la suficiente rapidez que la tapa y los voltajes de bobina de corriente no tienen una oportunidad para cambiar mucho durante cada ciclo.

En "constante" del estado, con sujeción a las condiciones anteriores, la bobina tendrá un ampli que fluye a través de todo el tiempo (ya que siempre estará en serie con una carga de dibujo 1 amp). Si la salida de la tapa está sentado a cinco voltios, entonces la mitad de tiempo que la espiral se han de +5V a través de ella, y la mitad del tiempo que se han de-5V, por lo que en promedio su actual permanecerá en 1 amp. La mitad del tiempo el origen de la tapa tendrá un ampli tomado fuera de ella (cuando está conectado a la bobina), y la mitad del tiempo que va a tener ninguno, por lo que la fuente va a ver la mitad de un amplificador de corriente.

La manera más simple de ver cómo un switcher puede menos corriente de la fuente de la carga se basa en ella es mirar donde los electrones fluyen: la mitad de los electrones que ir a través de la carga vendrá de la fuente, y la mitad será cambiada a la derivación de la fuente. Por lo tanto, la carga tendrá dos veces la cantidad de corriente que fluye a través de él como la fuente.