Die Effizienz eines linearen regulierten Netzteils ist relativ einfach zu berechnen, aber das Verständnis der zugrunde liegenden Prinzipien ist der Schlüssel. Ein linearer Regler arbeitet durch die Ablassung von überschüssiger Spannung als Wärme. Diese inhärente Einschränkung wirkt sich direkt auf die Effizienz aus.
Formel:
Effizienz (η) =(Ausgangsleistung / Eingangsleistung) * 100%
Lassen Sie uns aufschlüsseln, wie Sie jede Komponente berechnen:
* Ausgangsleistung (p out ): Dies ist die an die Last gelieferte Leistung. Es ist berechnet als:
P out =V out * I out
Wo:
* V out ist die Ausgangsspannung.
* I out ist der Ausgangsstrom.
* Eingangsleistung (p in ): Dies ist die Leistung der Eingangsquelle. Es ist berechnet als:
P in =V in * I in
Wo:
* V in ist die Eingangsspannung.
* I in ist der Eingangsstrom.
Wichtige Überlegung:Eingabestrom
Der Eingangsstrom (i in ) ist entscheidend und oft übersehen. Im Gegensatz zu den Schaltregulatoren zeichnet ein linearer Regler * im Wesentlichen den gleichen Strom * aus der Eingabe, unabhängig vom Ausgangsstrom. Der Stromunterschied wird als Wärme im Regler gelöst.
Beispiel:
Nehmen wir an, wir haben einen linearen Regler mit:
* V in =12 V
* V out =5V
* I out =1a
Um die Effizienz zu finden:
1. Ausgangsleistung berechnen: P out =5V * 1a =5W
2. Eingabetremsstrom (i in berechnen ): Hier wird die Effizienzbeschränkung offensichtlich. Der Eingangsstrom entspricht * ungefähr * dem Ausgangsstrom * plus * dem Strom, der den linearen Regler mit Strom versorgt. Wir müssen uns die Schaltung genauer ansehen, um den tatsächlichen Eingangsstrom zu finden, aber ich werde dieses Beispiel vereinfachen, um die Einschränkung der linearen Regulatoren hervorzuheben. * Angenommen* Im Moment ist der Eingangsstrom ungefähr dem Ausgangsstrom ungefähr gleich. Dies ist normalerweise eine faire Annahme, wenn auch nicht immer perfekt. Wir vereinfachen zu i in ≈ i out =1a
3. Eingangsleistung berechnen: P in =12 V * 1A =12W (Dies ist eine Annäherung). Beachten Sie, dass die tatsächliche Eingangsleistung höher wäre, wenn wir den Strom berücksichtigen würden, um die Schaltung des linearen Reglers selbst zu versorgen.
4. Effizienz berechnen: η =(5W / 12W) * 100% ≈ 42%
In der Realität: Die tatsächliche Effizienz wäre * niedriger * als 42%, da wir nicht den Strom ausmachen, der von der Schaltung des linearen Reglers verbraucht wird. Dies erhöht P in ohne P out Weitere Reduzierung der Effizienz.
Warum lineare Regulatoren ineffizient sind:
Der signifikante Leistungsverlust ist auf die Spannungsdifferenz zwischen Eingang und Ausgang zurückzuführen, die als Wärme im Pass -Transistor abgeleitet wird. In unserem Beispiel geht 7W (12W - 5W) als Hitze verloren. Dies macht lineare Regulatoren für Hochleistungsanwendungen nicht geeignet.
Zusammenfassend: Während die Formel einfach ist, erfordert die genaue Berechnung der Effizienz eines linearen Reglers genaue Messungen der Eingangs- und Ausgangsspannung und des Stroms. Denken Sie daran, dass der Hauptfaktor, der ihre Effizienz begrenzt, die Wärme ist, die durch Ablassen der Eingangsspannung auf die gewünschte Ausgangsspannung erzeugt wird. Die tatsächliche Effizienz ist immer niedriger als die eines Schaltreglers für dieselbe Anwendung.
