Confusión sobre el teorema de Thevenin para circuitos lineales con elementos no lineales

Como dice su cita, las fuentes de alimentación lineales se llaman lineales debido a la región operativa del transistor (BJT), no porque sea un circuito lineal.

Para encontrar un equivalente de Thevenin para un circuito no lineal, puedes hacer lo mismo que haces con cualquier amplificador de transistor:

1. Haga que los componentes de CA de las condiciones de entrada sean pequeños.
2. Use un modelo de señal grande no lineal para encontrar las características del circuito en el punto de polarización de CC.
3. Haga una aproximación de linealización alrededor del punto de sesgo (el llamado "modelo de pequeña señal").
4. Conecte su pequeña señal de CA en el modelo de pequeña señal para obtener la salida de CA.

El modelo típico de pequeña señal para BJT es el modelo híbrido-pi. Así que comenzando con un regulador lineal:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Terminarías con esto:

^{simular este circuito}

Eso es un circuito lineal, por lo que tiene un equivalente de Thevenin. Sin embargo, este modelo solo se aplica cuando los cambios en los voltajes y corrientes son pequeños. Ese es el precio que pagas por la linealidad.

No puede hacer esto directamente con un SMPS, el cambio no puede ser linealizado. Para un ciclo de trabajo constante, puede usar un transformador para modelar la acción de conmutación. En los comentarios, Tom menciona una fuente para linealizar el ciclo de control.

Técnicamente, el teorema original de Thevenin solo incluía DC y resistencias. Sin embargo, es cierto que también funciona para redes de CA y de impedancia.

No es posible representar circuitos no lineales como equivalentes de Thevenin si su comportamiento no es lineal en todo su rango de operación. Una fuente de alimentación puede caracterizarse como un circuito Thevenin solo dentro de ciertos límites. Una vez que la respuesta se vuelve no lineal, el modelo Thevenin ya no se mantendrá.

Generalmente, cuando hacemos modelos o circuitos equivalentes para sistemas que contienen elementos no lineales, linealizamos el modelo alrededor de un determinado punto de operación. Así que funciona si el elemento no lineal actúa como un elemento lineal si el punto de operación no cambia demasiado.

Si el punto de operación cambia, probablemente tengamos que cambiar los parámetros del modelo lineal. Así que puedes tener varios modelos para cubrir diferentes circunstancias.

Por lo tanto, la impedancia de salida de una fuente de alimentación será un valor para una carga de CC y algo muy diferente si la perturbación de la carga está fuera del ancho de banda de control del bucle de control.

Para corrientes de carga de CC y de baja frecuencia, podría modelar una fuente de alimentación como una fuente de voltaje en serie con una fuente de resistencia. El modelo no será válido para cargas transitorias rápidas o corrientes de carga de alta frecuencia.

Para un ejemplo de linealización de un dispositivo no lineal, puede mirar el modelo Hybrid Pi de un BJT: Modelo Hybrid Pi