Xác định hiệu suất làm việc của mạch nguồn

Phần tử thứ hai là phần tử tác động hiệu chỉnh gồm D₁, R₂ và Q1 (được gọi là Variable Resistor – và được gọi tắt là VR) có nhiệm vụ tạo dòng mạch rẽ để thay đổi điện áp mạch ngoài cung cấp cho tải khi điện áp vào bị thay đổi hoặc do chính tải thay đổi mức tiêu thụ.

Phần tử thứ ba là điện trở ghánh R₁ có vai trò hỗ trợ với phần tử tác động hiệu chỉnh VR để tạo sụt áp nhằm làm ổn định điện áp ra cho tải.

Trên cơ sở đó, ta có thể xác định hiệu suất làm việc cho từng phần tử hoặc cho toàn mạch nguồn. Ta cần xác định các phần mạch làm việc trong toàn mạch bao gồm:

* Mạch song song
         Mạch song song là mạch được tạo bởi tải R và phần tử tác động hiệu chỉnh điện áp VR. Để mạch này đáp ứng được hiệu suất cao nhất cũng như có thể đảm bảo được độ ổn định cao nhất đối với điện áp ra thì phần tử tác động hiệu chỉnh điện áp VR phải đảm bảo sự tác động sao cho khi tải tiêu thụ cực đại thì nó (dòng qua VR) phải giảm xuống mức cực tiểu sao cho điện áp ra luôn được giữ không đổi. Ngược lại, khi tải tiêu thụ cực tiểu (không tải) thì VR phải tiêu thụ với cường độ cực đại sao cho điện áp ra cũng không đổi.

Nghĩa là tác động của tải và VR hoàn toàn đối nghịch nhau nếu tải R tăng thì VR phải giảm và ngược lại sao nếu điện áp vào V_CC không đổi thì tổng cường độ dòng điện mạch chính cũng là một hằng số.

Vì vậy nếu khi tải tiêu thụ với cường độ dòng điện đạt giá trị trung bình thì phần tử tác động hiệu chỉnh cũng sẽ tiêu thụ với một cường độ trung bình tương đương với tải.

Ta dễ dàng xác định được hiệu suất nguồn trong trường hợp tải trung bình là 50% đối với công suất cung cấp cho mạch ngoài của tải được xác định bởi điện áp V_Supply– Vì điện áp mạch ngoài là V_CC chỉ bằng hiệu giữa điện áp cung cấp của toàn mạch là V_CC và sụt áp trên điện trở ghánh R1 (vì lúc này công suất mà tải tiêu thụ đúng bằng công suất tiêu thụ của phần tử tác động hiệu chỉnh).

Khi tải tiêu thụ cực đại thì phần tử tác động hiệu chỉnh sẽ tiêu thụ cực tiểu (xem như bằng 0) nên hiệu suất đạt 100%.

Trường hợp không tải thì hiệu suất nguồn chỉ đạt 0%.

*  Mạch nối tiếp
         Ta thấy rằng, tải và phần tử tác động hiệu chỉnh điện áp là một mạch song song nhưng cả hai phần tử này lại mắc nối tiếp với điện trở ghánh R1 nên hiệu suất lại được xác định bởi hai trường hợp gồm khi điện áp vào V_CC đạt giá trị cực tiểu và khi đạt cực đại.

          Trong trường hợp này vì điện trở ghánh mắc nối tiếp với tải và phần tử tác động hiệu chỉnh điện áp nên hiệu suất nguồn được xác định bởi:

h₁ = (V_CC – V_Supply).100%/V_CC                    (19)

          Như vậy, theo hệ thức này ta thấy rằng nếu chọn khoảng điện áp vào thay đổi càng rộng thì hiệu suất của mạch nguồn sẽ càng thấp. Trong đó, h₁ chỉ là hiệu suất của mạch chính còn đối với hiệu suất tải thực sự còn nhỏ hơn như vậy rất nhiều và theo như phân tích ở phần trên thì hiệu suất tải h₂ sẽ nhỏ hơn hiệu suất nói trên (trung bình là 50%h₁) cho nên hiệu suất tải tính trung bình chỉ đạt tới 25% hiệu suất nguồn cung cấp nếu chọn h₁ = 50%.

          Trên thực tế, hiệu suất trung bình của các mạch nguồn dòng nối tiếp trong chế độ động (vì trong quá trình tải hoạt động thì cường độ tiêu thụ tức thời liên tục thay đổi tuỳ theo từng thời điểm khác nhau nên ta chỉ có thể xác định được cường độ trung bình nên ta gọi chế độ hoạt động với cường độ dòng điện tức thời luôn thay đổi là chế độ động) đạt được trong khoảng 35 ¸ 45%.