Czy jest stałe źródło zasilania?

Źródło napięcia to urządzenie, które wytwarza stałe napięcie, ale umożliwia zmianę natężenia i mocy zgodnie z prawem elektryczności. Źródło prądu to urządzenie, które wytwarza stały prąd, umożliwiając zmianę napięcia i mocy.

Czy istnieje stałe źródło zasilania - tj. Urządzenie, którego moc wyjściowa nigdy się nie zmienia? Bez względu na charakter tego, do czego jest podłączony, jego napięcie i natężenie byłyby regulowane w celu zapewnienia stałej mocy. (Jego zachowanie byłoby niezdefiniowane zarówno dla obwodów otwartych, jak i przerywanych.)

Tak, bardzo łatwo jest zbudować stały zasilacz.

Weźmy na przykład zwykły konwerter podwyższający tryb przełączania.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

Załóżmy, że działa on w trybie nieciągłym i nie ma synchronicznego prostowania (tj. Tylko dioda). Jeśli przełącznik działa ze stałym cyklem roboczym (tj. Bez sprzężenia zwrotnego), wkłada stałą ilość energii do induktora za każdym razem, gdy jest zamknięty. Ilość energii zależy tylko od napięcia wejściowego, indukcyjności i czasu włączenia. Ta energia zostaje zrzucona do ładunku, gdy przełącznik się otworzy.

Stała energia na cykl × stała liczba cykli na sekundę = stała energia na sekundę = stała moc.

Niezależnie od rezystancji obciążenia poziomy napięcia i prądu dostosują się do tej wartości mocy.

Jeśli chodzi o ograniczenia praktyczne, jeśli wyjście tego zasilania jest zwarte, wówczas prąd będzie ograniczony przez rezystancję wewnętrznych elementów (cewki indukcyjnej i diody). Jeśli wyjście pozostanie otwarte, napięcie będzie ograniczone przez rozproszoną pojemność komponentów - cewka będzie „dzwonić” z pewnym wysokim napięciem przy częstotliwości samorezonansowej.

Tak, ale w bardziej praktyczny sposób urządzenia te nazywane są ładunkami elektronicznymi. Można je ustawić tak, aby pobierały stały prąd lub stałą MOC z zasilacza. Są one przydatne do testowania zasilania, testowania akumulatora i testowania słonecznego.

Stałe zasilacze są rzadziej spotykane, ale jednym praktycznym zastosowaniem jest utrzymywanie wyświetlacza LCD, który jest używany na zewnątrz w wystarczająco zimnym miejscu, aby ruchome obrazy nie rozmazały się. Element grzejny wyświetlacza LCD to cienki arkusz półprzezroczystego materiału o nazwie tlenek cyny indu. Lub może być cienki drut na ekranie LCD. W obu przypadkach rezystancja grzejnika zmienia się znacznie w zależności od temperatury. Jeśli zasilasz grzejnik stałym prądem lub stałym napięciem, moc będzie silną funkcją temperatury otoczenia.

Chcemy jednak mieć względnie stałą moc, dlatego używany jest stały zasilacz.

Prawdziwe źródło „stałej mocy” doprowadziłoby nieskończony prąd do zwarcia i wytworzyłoby nieskończone napięcie w obwodzie otwartym; w praktyce każde źródło zasilania będzie miało ograniczenie napięcia i prądu, które wytworzy, niezależnie od mocy wyjściowej.

Pomiędzy tymi granicami wiele zasilaczy przełączających w zakresie 60 W będzie w rzeczywistości zachowywać się bardzo podobnie do zasilaczy o stałej mocy, gdy prąd jest wystarczająco wysoki, aby przy pełnym napięciu musiałyby wytwarzać więcej mocy, niż są w stanie, ale wystarczająco niskie nie wyzwalać obwodu ograniczającego prąd. Z tego, co mogę powiedzieć, powszechne jest, że rodzina zasilaczy o różnych napięciach ma ten sam maksymalny prąd i różni się tylko maksymalnym napięciem, które wytworzy. Jeśli wykonamy wykres logarytmiczny krzywych napięcia wyjściowego w funkcji prądu, zasilacze w rodzinie będą dzielić tę samą linię ukośną dla mocy wyjściowej i będą dzielić tę samą linię pionową dla maksymalnego prądu; jedyną różnicą będzie wysokość poziomej linii, która ogranicza maksymalne napięcie.

Należy pamiętać, że należy sprawdzić karty danych każdego rodzaju dostaw, które można by wykorzystać w taki sposób, aby upewnić się, że jasne są, które aspekty działania są określone, a które nie są określone.

Czy istnieje stałe źródło zasilania

Tak, można to zrobić. Zrobiłem to wiele lat temu jako demonstrację. Napięcie i prąd mogą być mierzone bezpośrednio i bezpośrednio kontrolowane za pomocą analogowej elektroniki, więc odpowiedź może być dobra. Nie ma dobrego sposobu na bezpośrednią kontrolę mocy, ani jej pomiaru.

Moc jest iloczynem napięcia i prądu, więc jednym ze sposobów jest zmierzenie tych dwóch, a następnie wykonanie pomnożenia, aby uzyskać sygnał proporcjonalny do mocy. Jest to trudne w elektronice analogowej. Kiedy robiłem to dawno temu, użyłem cyfrowego procesora do obliczenia mocy z mierzonego napięcia i prądu, a następnie odpowiednio podnieśliłem i zmniejszałem moc wyjściową. To było dawno temu i do sterowania elektroniką korzystałem z komputera stacjonarnego przez interfejs IEEE-488. Robił około 10 iteracji pętli na sekundę, co wystarczyło do pokazania tego, co chciałem zademonstrować.

Obecnie zasilacze impulsowe są rutynowo kontrolowane przez małe wbudowane procesory, które mierzą napięcie i czasami prąd przy każdym impulsie przełączającym. Mnożenie cyfrowe może być tak krótkie jak pojedyncze cykle, więc kontrola mocy w zamkniętej pętli jest dziś o wiele bardziej wykonalna. Jednak wykorzystanie tego jest bardzo małe. Zaprojektowałem kilka zasilaczy o stałym napięciu i kilka zasilaczy o stałym prądzie, ale nigdy nie o stałym napięciu. Nie dlatego, że dzisiaj nie można tego racjonalnie zrobić, ale dlatego, że nie spotkałem się z jednym zastosowaniem.

czyli urządzenie, którego moc wyjściowa nigdy się nie zmienia?

To bezsensowne pytanie. Jakie wyjście ? Napięcie? Obecny? Moc? Coś innego? Zajmujemy się inżynierią, a nie machaniem ręką.

Wydaje się również, że istnieje pewne zamieszanie dotyczące tego, co zasilacz może kontrolować, a czego nie. Pomyśl nawet o prostym przypadku, w którym obciążenie (to, co jest podłączone do zasilacza poza kontrolą zasilania) może być dowolnym rezystorem. Napięcie, prąd i rezystancja są powiązane prawem Ohma:

    Prąd = napięcie / rezystancja

lub we wspólnych jednostkach:

    A = V / Ω

Zauważ, że w tym związku istnieją tylko dwa stopnie swobody. Jeśli zdefiniujesz dowolne dwa, nie ma już wyboru trzeciego. Ponieważ obciążenie zawsze ma jeden stopień swobody, zasilacz ma tylko jeden stopień swobody.

Możesz zmienić to na różne sposoby. W przypadku stałego zasilania napięcie wybiera napięcie, obciążenie wybiera rezystancję, a prąd płynie do tego, do czego dochodzi. Lub obciążenie wybiera prąd, a pozorny opór widziany przez zasilacz wychodzi na to, do czego dochodzi.

Moc to napięcie razy prąd. Dzięki temu i omowemu prawu możesz uzyskać:

    Moc = napięcie ² / rezystancja

Znów tylko dwa stopnie swobody. Jeśli zasilacz reguluje moc, a obciążenie wybiera rezystancję, wówczas napięcie wychodzi do tego, do czego dochodzi.

Nie możesz oszukiwać podstawowej fizyki.

Źródło napięcia jest dość łatwe, z wyjątkiem sytuacji, gdy myślisz o zwarciach - pobierany jest nieskończony prąd iz tego powodu źródła napięcia w najściślejszym sensie nie istnieją.

Źródła prądu mają ten sam problem w obwodzie otwartym - w jaki sposób można pompować prąd w przestrzeń kosmiczną bez źródła prądu wywierającego nieskończone napięcia w celu wymuszenia stałego prądu.

Źródła zasilania są zbudowane ze źródeł napięcia i prądu i mogą istnieć na papierze, ale podobnie jak rzeczywiste źródła prądu i napięcia nie są zgodne z teoretycznymi oczekiwaniami.

Przetwornik napięcia typu flyback ze stałą częstotliwością drgań i stałym cyklem roboczym będzie wytwarzał stałą moc, o ile obciążenie nie zmienia się zbyt szybko.

Gdy obciążenie zmienia się w czasie, filtr wyjściowy uniemożliwia konwerterowi szybkie dostosowanie dostarczanej mocy, co może, ale nie musi stanowić problemu w twoim przypadku.

Istnieją dostępne w handlu zasilacze o stałym trybie zasilania. Przykładem jest seria Sorensen SG.

Istnieje inny sposób wytworzenia przybliżonego stałego źródła zasilania, które jest przydatne, gdy obciążenie zmienia się wraz z temperaturą. Jeśli umieścisz rezystor szeregowy o tej samej wartości co obciążenie, wówczas moc wyrówna się. Jednym ze sposobów patrzenia jest to, że jeśli rezystor szeregowy ma wartość zero, wówczas obciążenie jest napędzane stałym napięciem. Jeżeli rezystor szeregowy jest nieskończony, wówczas obciążenie jest napędzane stałym prądem. dP / dR = 0, gdy Rs = Rl. Oczywiście nie jest to przyjazny środowisku sposób. Roger Williamson

innym zastosowaniem stałego źródła zasilania o niskiej mocy może być pomiar przepływu gazu za pomocą pojedynczego drutu nichromowego. Wepchnij stałą moc przez drut; wytwarzana jest stała ilość ciepła, drut nagrzewa się, a rezystancja drutu wzrasta. Możesz obliczyć rezystancję drutu na podstawie napięcia / prądu, a tym samym poznać temperaturę drutu. W przypadku gazu nieruchomego można w ten sposób określić wzrost temperatury powyżej temperatury otoczenia.

gaz przepływający obok drutu usuwa ciepło z drutu z większą prędkością niż przy zerowej prędkości, a ilość strat ciepła jest proporcjonalna do prędkości gazu.

Praktyczne zasilacze Constant VA. A co z wysokiej klasy spawaczami? Zazwyczaj spawacze to Stała I (sztyft) lub stała V (mig). Wysokiej klasy spawacze umożliwiają dostosowanie nachylenia VA. Nie są idealne, ale umożliwiają zakres regulacji gdzieś pomiędzy stałą I i stałą V. Przy ujemnym nachyleniu VA moc wejściowa do jeziorka spawalniczego jest stała niezależnie od długości łuku, a operator musi jedynie kontrolować prędkość spawania - co sprawia, że ​​jego praca łatwiej.