Formula:
Efficienza (η) =(potenza di output / potenza di ingresso) * 100%
Rompi come calcolare ogni componente:
* Potenza di output (P <-sub> out ): Questa è la potenza erogata al carico. È calcolato come:
P out =V out * I out
Dove:
* V out è la tensione di uscita.
* I out è la corrente di output.
* Potenza di input (P <-sub> in ): Questa è la potenza disegnata dalla sorgente di input. È calcolato come:
P in =V in * I in
Dove:
* V in è la tensione di ingresso.
* I in è la corrente di input.
Considerazione importante:corrente di input
La corrente di input (i in ) è cruciale e spesso trascurato. A differenza dei regolatori di commutazione, un regolatore lineare disegna * essenzialmente la stessa corrente * dall'input indipendentemente dalla corrente di output. La differenza nella corrente viene dissipata come calore nel regolatore.
Esempio:
Diciamo che abbiamo un regolatore lineare con:
* V in =12V
* V out =5v
* I out =1a
Per trovare l'efficienza:
1. Calcola potenza di output: P out =5V * 1a =5W
2. Calcola la corrente di input (i in ): È qui che diventa evidente la limitazione dell'efficienza. La corrente di input sarà * approssimativamente * uguale alla corrente di uscita * più * la corrente disegnata per alimentare il regolatore lineare. Dovremo dare un'occhiata più da vicino al circuito per trovare la corrente di input effettiva, ma semplificherò questo esempio per evidenziare la limitazione dei regolatori lineari. * Assumi* Per ora la corrente di input è approssimativamente uguale alla corrente di output. Questo di solito è un presupposto equo, anche se non sempre perfetto. Semplifichiamo a i in ≈ i out =1a
3. Calcola la potenza di input: P in =12V * 1A =12W (questa è un'approssimazione). Si noti che la potenza di input effettiva sarebbe più alta se spiegassimo l'attuale disegnata per alimentare i circuiti del regolatore lineare stesso.
4. Calcola efficienza: η =(5W / 12W) * 100% ≈ 42%
In realtà: L'efficienza effettiva sarebbe * inferiore * del 42% perché non teniamo conto della corrente consumata dai circuiti del regolatore lineare. Ciò aumenterà p in senza aumentare P out riducendo ulteriormente l'efficienza.
Perché i regolatori lineari sono inefficienti:
La significativa perdita di potenza è dovuta alla differenza di tensione tra l'ingresso e l'uscita che vengono dissipati come calore nel transistor Pass. Nel nostro esempio, 7W (12W - 5W) viene perso come calore. Ciò rende i regolatori lineari inadatti per applicazioni ad alta potenza.
In sintesi: Mentre la formula è semplice, il calcolo accuratamente l'efficienza di un regolatore lineare richiede misurazioni precise di tensione e corrente di uscita di ingresso e uscita. Ricorda che il principale fattore che limita la loro efficienza è il calore generato facendo cadere la tensione di ingresso alla tensione di uscita desiderata. L'efficienza effettiva sarà sempre inferiore a quella di un regolatore di commutazione per la stessa applicazione.
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