Czym dokładnie jest aktualne źródło?

Z definicji źródeł prądu zrozumiałem, że jest to źródło, które dostarcza stały prąd przez obciążenie bez względu na to, jak zmieniane są inne parametry (np. Rezystancje) w obwodzie. Czy mam rację?

Jeśli mam rację, jaki jest przykład źródła prądu stosowanego w praktycznym obwodzie?

Wikipedia podała przykład generatora Van de Graaffa jako źródła prądu stałego. (Nie przeczytałem tego artykułu, ponieważ była notatka, że ​​sekcja wydaje się zaprzeczać samej sobie. Nie chciałem się mylić).

Mogę myśleć o źródłach napięcia - na przykład baterii, która ma stałą różnicę potencjałów na swoich końcach, niezależnie od zmian w obwodzie, do którego jest podłączona, ale nie mogę myśleć o źródle prądu. Każdy przykład, jaki mogę wymyślić, obejmuje zmianę prądu, gdy zmieniane są rezystancje.

Źródło prądu jest podwójnym źródłem napięcia. Idealne źródło napięcia ma zerową impedancję wyjściową, dzięki czemu napięcie nie spada pod obciążeniem. Nie należy go zwierać, ponieważ teoretycznie płynie nieskończony prąd.
Idealne źródło prądu ma nieskończoną impedancję wyjściową. Oznacza to, że impedancja obciążenia jest znikoma i nie wpłynie na przepływający prąd. Podobnie jak źródła napięcia nie powinny być zwarte, źródła prądu nie powinny być otwarte. Otwarte źródło prądu nadal będzie próbowało źródło ustawionego prądu, a teoretyczne źródło prądu przejdzie do nieskończonego napięcia.

edytuj (zgodnie z komentarzem)
Tutaj możesz odczytać impedancję jako opór. Gdyby źródło prądu miało ograniczoną oporność, zmiany obciążenia spowodowałyby zmianę prądu, ponieważ zmieniłaby się całkowita rezystancja. Nie chcesz tego Jeśli więc rezystancja źródła prądu jest nieskończona, obciążenie można zignorować, a rezystancja zawsze pozostaje taka sama (nieskończona). Dlatego obecny również.

Praktyczne źródło prądu można zbudować w następujący sposób:

Jedna dioda ma taki sam spadek napięcia jak złącze baza-emiter, więc druga dioda ustawia emiter tranzystora na około 0,7 V. Stałe napięcie na stałym rezystorze daje stały prąd emitera, który jest mniej więcej taki sam jak prąd kolektora, jeśli tranzystora jest wystarczająco wysokie. (Ściśle mówiąc, jest to raczej ujście prądu niż źródło prądu, ale zasada pozostaje ta sama.) $H_{FE}$

Kolejny odbiornik prądu wykorzystuje opamp jako element kontrolny:

Najważniejszą rzeczą, którą musisz wiedzieć o opampach w tej konfiguracji, jest to, że będą próbować utrzymać napięcie na obu wejściach równe. Załóżmy więc, że ustawiłeś na 1V, wtedy opamp spróbuje sprawić, aby wejście również było 1V. Czyni to, wkładając prąd do podstawy tranzystora. Spowoduje to przepływ prądu przez obciążenie który jest (prawie) równy . I jest stały, aby uzyskać 1 V przez , zgodnie z prawem Ohma: I L O A D I S E T I S E T R S E $V_{SET}$-$I_{LOAD}$$I_{SET}$$I_{SET}$$R_{SET}$

$I_{SET} = \dfrac{V_{SET}}{R_{SET}}$

Ponieważ i są stałe, to będzie. CO BYŁO DO OKAZANIA. R S E T I S E $V_{SET}$$R_{SET}$$I_{SET}$

Po przeczytaniu twoich komentarzy przedstawię nieco inną odpowiedź na to pytanie.

Czym dokładnie jest aktualne źródło? To nic, a mówiąc nieco lepiej, to tylko model matematyczny. Ten, który opisujesz, nie istnieje, tak jak nie istnieje źródło napięcia.

Myślę, że głównym problemem tutaj jest to stwierdzenie: for example a battery which has a constant potential difference across its ends irrespective of the changes in the circuit it is connected toktóre jest niepoprawne. Że jest to zachowanie idealnej baterii, która jest prawdziwa jako idealne źródło prądu i tak jak idealne źródło prądu nie istnieje. Na moc wyjściową (i stan wewnętrzny) każdej prawdziwej baterii ma wpływ obwód, do którego jest podłączona.

Dlaczego więc mamy źródła napięcia i prądu? Chodzi o to, że zadaniem inżyniera jest skonstruowanie urządzenia, które robi coś całkiem nieźle i jak się okazuje, dla pełnego zrozumienia, w jaki sposób każdy komponent używany w urządzeniu nie jest potrzebny. Właśnie dlatego mamy takie rzeczy, jak idealne źródła prądu i napięcia.

Wróćmy jeszcze raz do przykładu baterii. Oto prosty eksperyment, który przeprowadziłem z akumulatorem litowo-polimerowym: Najpierw całkowicie naładowałem akumulator. Ponieważ jest to akumulator dwukomorowy, jego pełne napięcie wynosiło 8,4 V, mimo że jego napięcie nominalne wynosi 7,4 V. Następnie podłączyłem$100 \mbox{ } k\Omega$rezystor do akumulatora. Jego napięcie pozostało 8,4 V i na tej podstawie mógłbym dojść do wniosku, że akumulator jest rzeczywiście idealnym źródłem napięcia, ponieważ podłączyłem do niego obciążenie, ale jego napięcie się nie zmieniło. Potem wziąłem silnik elektryczny, który mam i podłączyłem go do akumulatora i ponownie zmierzyłem napięcie akumulatora. Tym razem było to 8,2 V. Najwyraźniej silnik wpłynął na akumulator i nie jest już idealnym źródłem napięcia, mimo że jest to ten sam akumulator, co wcześniej. Odłączyłem więc silnik i ponownie podłączałem rezystor. Napięcie na akumulatorze wynosiło 8,4 V.

Co się tu dzieje? Czy akumulator jest idealnym źródłem napięcia, czy nie? Cóż, wiemy, że to nie dlatego, że powiedziałem to na początku odpowiedzi, ale tutaj wyjaśnię, dlaczego czasami wydaje się, że tak jest, a czasami wydaje się, że tak nie jest. Jak powiedziałem, źródło napięcia jest modelem matematycznym. Kiedy obwód zewnętrzny nie ma dużego wpływu na działanie akumulatora, mogę go użyć, a gdy obwód zewnętrzny ma duży wpływ na akumulator, nie mogę go użyć. Tak więc używamy prostego modelu do przedstawienia zachowania rzeczywistego obwodu. Innym modelem byłoby zastosowanie idealnego źródła napięcia z rezystorem szeregowym na wyjściu. Kiedy podłączę i zewnętrzne obciążenie do tego obwodu, część napięcia spadnie na wewnętrzny rezystor, a zewnętrzny rezystor zobaczy niższe napięcie na wyjściu. To pozwala mi ponownie użyć idealnego źródła napięcia do przedstawienia baterii, a ponieważ używam wewnętrznego rezystora wraz z idealnym źródłem napięcia, moc wyjściowa będzie bardziej odzwierciedlać zachowanie prawdziwej baterii. Gdybym chciał większej precyzji, mogłem zdecydować się na bardziej złożony model i uzyskać dokładniejsze wyniki.

Ważnym punktem inżynierii elektrycznej jest nauczenie się, kiedy używać właściwego modelu do reprezentowania niezwykle złożonego elementu obwodu rzeczywistego (a nawet skromny rezystor, przy szczegółowej analizie, jest arcydziełem współczesnej nauki). Aby jednak to zrobić, zaczynamy od prostych obwodów, abyśmy mogli dowiedzieć się, jak działają najprostsze modele matematyczne.

Kiedy rozpoczynamy analizy bardziej skomplikowanych elementów obwodu, takich jak na przykład tranzystor lub dioda, podzielimy je na prosty obwód składający się z takich elementów, jak rezystory oraz idealne źródła prądu i napięcia. Pozwoli nam to uprościć zachowanie bardziej złożonego komponentu i uniknąć szczegółowej analizy jego działania, jeśli prosty model jest wystarczający dla naszych potrzeb.

Zupełnie ta sama historia działa z obecnymi źródłami, ale postanowiłem jej tutaj nie opowiadać, ponieważ, jak widać z innych odpowiedzi, obwody, które można modelować jako idealne źródła prądu, są zbyt skomplikowane, aby je zrozumieć.

Podsumowując: nie ma rzeczywistych obiektów, których można by użyć do reprezentowania idealnych źródeł napięcia i prądu, ale istnieją obiekty, które można (w niektórych przypadkach dość ściśle) przedstawić za pomocą idealnych źródeł napięcia i prądu. Najlepsze, co możesz teraz zrobić, to poprawnie zapamiętać definicje idealnych źródeł napięcia i prądu i nie mylić ich z prawdziwymi obiektami. W ten sposób nie zdziwisz się, jeśli bateria nie zapewni napięcia znamionowego lub jeśli obwód oznaczony jako idealne źródło prądu zacznie palić w pewnym momencie, chociaż powinien być całkowicie odporny na zewnętrzne zmiany w obwodzie.

Na marginesie zastanów się, co dzieje się z idealnym źródłem napięcia, gdy jego wyjścia są zwarte, i co dzieje się z idealnym źródłem prądu, gdy jego wyjścia są otwarte? A co się stanie, gdy zwrzesz akumulator i dlaczego wszystkie akumulatory mają ostrzeżenie, aby nie zwierać styków wyjściowych?

Być może ta odpowiedź pomoże. Mówię prawie tak samo jak AndrejaKo, ale mój post będzie krótszy.

Podobnie jak źródła napięcia, źródła prądu są jedynie teoretyczną konstrukcją. Bateria może być rezonansowo zbliżona do źródła napięcia, ale nie jest dokładna.

Jednak w przeciwieństwie do źródeł napięcia, które są aproksymowane przez akumulatory, nie ma prostego elementu, który dobrze przybliżałby ogólne źródło prądu. Nie oznacza to jednak, że koncepcja nie jest przydatna, ponieważ wiele obwodów świata rzeczywistego można modelować za pomocą tej koncepcji.

Widziałem zasilacze laboratoryjne, które mają dwa pokrętła, jeden dostosowuje napięcie, drugi reguluje prąd. Aby użyć tych źródeł zasilania jako źródła napięcia, wystarczy ustawić prąd na maksimum i wybrać żądane napięcie. Dopóki obwód nie wymaga więcej niż maksymalny prąd, zasilacz będzie dostarczał wybrane napięcie. Aby użyć go jako źródła prądu, ustaw napięcie na maksimum i ustaw żądany prąd. Zasilanie zapewni ten prąd, dopóki tak długo nie wymaga napięcia większego niż maksymalne.

Jeśli to pomoże Ci zrozumieć:

Źródło prądu jest trochę jak bateria, która regulowałaby własne napięcie, aby zapewnić przepływ prądu przez niego o wybranej wartości.

Na przykład, jeśli masz źródło prądu 1A i podłączasz do niego rezystor 10 omów, źródło dostosuje napięcie wyjściowe do 10 woltów, co zapewnia, że ​​1 amper przepływa przez rezystor.

To tak, jakby powiedzieć, że źródło napięcia dostarczy prąd niezbędny do utrzymania stałego napięcia.

Tak więc źródło prądu dostarczy napięcie niezbędne do zapewnienia stałego prądu.

To uproszczone wytłumaczenie, ale wydaje mi się, że ma to sens.

Źródło prądu to obwód, który ma idealnie nieskończony opór wyjściowy; jak powiedziałeś, daje (jeśli to możliwe) ten sam prąd, bez względu na to, z czym jest podłączony.

Pomysł jest naprawdę prosty: jeśli umieścisz go w gałęzi obwodu, będziesz wiedział, że będzie tam prąd; ale nie można poznać napięcia na tym źródle, chyba że wyliczy się je na podstawie obliczenia spadku na innych elementach.

Spójrz na tę symulację, aby lepiej zrozumieć koncepcję. Włącz i wyłącz przełączniki i zobacz prąd płynący ze źródła.

Źródło prądu może być wykonane za pomocą lustra prądu , w którym dwa tranzystory BJT są obciążone tym samym napięciem emiter-baza, aby dać ten sam (no prawie różnica, dwa prądy bazowe) prąd kolektora. Następnie jedna noga lustra jest obciążona stałym obciążeniem (często rezystorem) w celu ustawienia prądu, a następnie druga go replikuje.

Ten schemat można ulepszyć za pomocą połączenia cascode (za pomocą wspólnych tranzystorów podstawowych w celu zwiększenia rezystancji wyjściowej) lub innych sztuczek, często wykorzystujących sprzężenie zwrotne.

Źródła prądu są szeroko stosowane w wzmacniaczach operacyjnych, w których stopnie wzmocnienia muszą być stronnicze za pomocą dokładnych prądów, aby zapewnić zbalansowane i wyższe wzmocnienie.

Panele słoneczne działają jako źródło prądu w części swojego regionu operacyjnego. Spójrz na te cechy:

Jeśli podłączysz rezystor 36 mΩ do panelu, 2.75A przepłynie przez rezystor, powodując spadek napięcia o 0,1 V. Jeśli teraz zwiększysz rezystor do 150 mΩ, prąd pozostanie stały na poziomie 2,75 A, a spadek napięcia na rezystorze wzrośnie do ~ 0,4 V.

Jeśli nadal będziesz zwiększać opór, prąd ostatecznie spadnie. Wynika to z faktu, że nie jest to idealne źródło prądu. Działa jako jeden tylko w zakresie 0–0,4 V.

Istnieją liniowe i przełączane źródła zasilania, które mogą działać jako źródła prądu. Jedną z metod będzie wykorzystanie źródła napięcia i regulacja jego napięcia w celu „kompensacji” nadprądów za pomocą sprzężenia zwrotnego. nazywa się to trybem bieżącym.

Istnieją jednak pewne konwertery, które naturalnie działają jako źródła prądu, o teoretycznej nazwie Gyrators . są to źródła prądu zależne od napięcia.

Powiązany artykuł z takimi źródłami (Mój artykuł): http://www.ee.bgu.ac.il/~cervera/publications/pdf/conf4.pdf