Cè unalimentazione costante?
Su Gennaio 1, 2021 da adminUna sorgente di tensione è un dispositivo che produce una tensione costante, ma consente la variazione di amperaggio e potenza, in conformità con le leggi dellelettricità. Una sorgente di corrente è un dispositivo che produce corrente costante, consentendo la variazione di tensione e potenza.
Esiste una sorgente di alimentazione costante – ovvero un dispositivo la cui potenza di uscita non varia mai? Indipendentemente dalla natura di ciò a cui è collegato, la sua tensione e amperaggio sarebbero regolati per fornire una potenza costante. (Il suo comportamento sarebbe indefinito sia per i circuiti aperti che per quelli interrotti.)
Commenti
- Natura del carico? Lineare o non lineare? Come può il carico variare? Come prevedi di utilizzarlo?
- Stai chiedendo se esiste una fonte di alimentazione ‘ ideale ‘, nellanalisi dei circuiti. È una domanda che ‘ stai facendo, ‘ Dato che abbiamo sorgenti di tensione ideali e sorgenti di corrente ideali, possiamo avere sorgenti di alimentazione ideali? ‘
- Una risposta completa annoterebbe sia esempi teorici che pratici, se esistono.
Risposta
Sì, è molto facile costruire un alimentatore a potenza costante.
Prendiamo, ad esempio, un normale convertitore boost a modalità di commutazione.
simula questo circuito – Schema creato utilizzando CircuitLab
Supponiamo che funzioni in modalità discontinua e non ha la rettifica sincrona (cioè, solo un diodo). Se linterruttore viene azionato con un ciclo di lavoro fisso (cioè senza feedback), immette una quantità fissa di energia nellinduttore ogni volta che viene chiuso. La quantità di energia dipende solo dalla tensione di ingresso, dallinduttanza e dal tempo di attivazione. Quellenergia viene scaricata nel carico quando linterruttore si apre.
Energia costante per ciclo × numero costante di cicli al secondo = energia costante al secondo = potenza costante.
Indipendentemente dalla resistenza del carico, i livelli di tensione e corrente si regoleranno per corrispondere a quel valore di potenza.
In termini di limiti pratici, se luscita di questa alimentazione è cortocircuitato, quindi la corrente sarà limitata dalla resistenza dei componenti interni (linduttore e il diodo). Se luscita viene lasciata aperta, la tensione sarà limitata dalla capacità distribuita dei componenti — linduttore “squillerà” con un po di alta tensione alla frequenza di auto-risonanza.
Commenti
- Il contrario di questo è di uso comune come ” tracker del punto di massima potenza ” per celle solari: per una determinata tensione di uscita, variare il punto di tensione / corrente di ingresso per il massimo trasferimento di potenza dalle celle.
- @ pjc50: Sì, un convertitore di modalità può essere utilizzato come carico regolabile per un pannello solare e insieme a sensori di tensione e corrente adeguati, è possibile costruire un anello di retroazione che esegue MPPT. Ma non ‘ t seguire come questo sia in alcun senso il ” inverso ” di di cosa ‘ sto parlando nella mia risposta. Il punto centrale dellMPPT è che il valore effettivo della potenza massima varia.
- @tuskiomi: No. Se vuoi regolare la potenza, non puoi scegliere né la tensione né la corrente. La resistenza al carico imposta entrambi i valori: \ $ V = \ sqrt {P \ cdot R} \ $ e \ $ I = \ sqrt {\ frac {P} {R}} \ $
- @ tuskiomi: Ah, in quel caso sì, cè una formula. Lenergia in ingresso per ciclo di commutazione \ $ E = \ frac {1} {2} I_ {peak} ^ 2 \ cdot L \ $. La corrente di picco è una funzione del tempo di attivazione, dellinduttanza e della tensione di ingresso: \ $ I_ {peak} = \ frac {V_ {in} t_ {on}} {L} \ $. La potenza è semplicemente lenergia per ciclo moltiplicata per la frequenza di commutazione: \ $ P = E \ cdot f_ {SW} \ $. Puoi combinare queste equazioni per ottenere unequazione globale per la potenza.
- Questo non è corretto al 100% a causa di un errore comune. La potenza di uscita di questo circuito dipende dalla tensione di uscita. La corrente di picco dellinduttore è Vt / L, ma lenergia erogata non è solo 1 / 2.LI ^ 2 – lenergia aggiuntiva viene fornita da VIN durante la scarica dellinduttore. Il tempo di scarica è Toff = L.Ipeak / (VOUT -VIN) e lenergia fornita alloutput è Vout.Ipeak.Toff / 2
Answer
Sì, ma più praticamente, questi dispositivi sono chiamati carichi elettronici. Possono essere impostati per assorbire una corrente costante o una POTENZA costante da un alimentatore. Sono utili per il test dellalimentazione, del test della batteria e del test solare.
Gli alimentatori costanti sono meno comuni, ma unapplicazione pratica è mantenere un LCD utilizzato allesterno al freddo abbastanza caldo in modo che le immagini in movimento non macchiano.Lelemento riscaldante del display LCD è un sottile foglio di materiale traslucido chiamato ossido di stagno di indio. Oppure potrebbe esserci un filo sottile nello schermo LCD. In entrambi i casi, la resistenza del riscaldatore varia notevolmente con la temperatura. Se alimentaste il riscaldatore con una corrente costante o una tensione costante, la potenza sarebbe una forte funzione della temperatura ambiente.
Tuttavia, desideriamo avere una potenza relativamente costante, quindi viene utilizzata unalimentazione costante.
Risposta
Un vero alimentatore “potenza costante” produrrebbe una corrente infinita in un cortocircuito e produrrebbe una tensione infinita attraverso un circuito; in pratica, qualsiasi alimentazione avrà un limite alla tensione e alla corrente che produrrà, indipendentemente dalla potenza di uscita.
Tra questi limiti, molti alimentatori di commutazione nella gamma dei 60 watt si comporteranno in effetti molto molto simile agli alimentatori a potenza costante quando la corrente è sufficientemente alta da richiedere alla massima tensione di erogare più potenza di quella che sono in grado di fornire, ma sufficientemente bassa da non attivare un circuito di limitazione della corrente. Da quello che posso dire, è comune per una famiglia di alimentatori di tensioni diverse avere la stessa corrente massima e differire solo per la tensione massima che produrranno. Se si fa un grafico log-log della tensione di uscita-vs -curve di corrente, gli alimentatori in una famiglia condivideranno la stessa linea diagonale per la potenza di uscita e condivideranno la stessa linea verticale per la massima corrente; lunica differenza sarà laltezza di una linea orizzontale che limita la tensione massima.
Si noti che è necessario controllare le schede tecniche di qualsiasi fornitura che si potrebbe desiderare di utilizzare in questo modo, per assicurarsi di essere chiari su quali aspetti del funzionamento sono o non sono specificati.
Risposta
Esiste una fonte di alimentazione costante
Sì, è possibile in realtà lho fatto una volta molti anni fa come dimostrazione. Tensione e corrente possono essere misurate direttamente e controllate direttamente con lelettronica analogica, quindi la risposta può essere buona. Non cè un buon modo per controllare la potenza, né misurare la potenza.
La potenza è il prodotto di tensione e corrente, quindi un modo è misurare questi due, quindi eseguire una moltiplicazione per ottenere un segnale proporzionale alla potenza. Questo è difficile nellelettronica analogica. Quando lho fatto molto tempo fa, ho utilizzato un processore digitale per calcolare la potenza dalla tensione e dalla corrente misurate, quindi modificare luscita su e giù di conseguenza. Questo è stato molto tempo fa e stavo usando un computer desktop su uninterfaccia IEEE-488 per controllare lelettronica. Ha eseguito circa 10 iterazioni di loop al secondo, il che era sufficiente per dimostrare ciò che volevo dimostrare.
Oggi, gli alimentatori a commutazione sono regolarmente controllati da piccoli processori incorporati che misurano la tensione e talvolta la corrente a ogni commutazione impulso. I moltiplicatori digitali possono essere brevi quanto i cicli singoli, quindi oggi il controllo della potenza a circuito chiuso è molto più fattibile. Tuttavia, questo è molto poco utile. Ho progettato una serie di alimentatori switching a tensione costante e alcuni alimentatori switching a corrente costante, ma mai un alimentatore costante. Questo non perché non possa essere ragionevolmente fatto oggi, ma perché non lho fatto ” non riesco a trovare un uso per uno.
cioè un dispositivo il cui output non varia mai?
Questo è una domanda priva di senso. Quale uscita ? Tensione? Corrente? Potenza? Qualcosaltro? Facciamo ingegneria qui, non agitando le mani.
Sembra esserci anche una certa confusione su cosa sia un potere fornitura può e non può controllare. Pensa anche al semplice caso in cui il carico (ciò che è collegato allalimentazione al di fuori del controllo dellalimentazione) può essere qualsiasi resistore. La tensione, la corrente e la resistenza sono correlate dalla legge di Ohm:
Corrente = Tensione / Resistenza
o in unità comuni:
A = V / Ω
Nota come ci sono solo due gradi di libertà in questa relazione. Se ne definisci due, non cè più scelta per il terzo. Poiché il carico ottiene sempre un grado di libertà, anche lalimentatore ottiene un solo grado di libertà.
Puoi riorganizzare questo in vari modi. Per unalimentazione a tensione costante, lalimentatore sceglie la tensione, il carico sceglie la resistenza e la corrente esce a ciò a cui esce. Oppure, il carico sceglie la corrente e la resistenza apparente vista dallalimentazione risulta a cosa viene fuori.
La potenza è la tensione moltiplicata per la corrente. Con questa e la legge di Ohms, puoi ottenere:
Potenza = Tensione 2 / Resistenza
Di nuovo, solo due gradi di libertà. Se lalimentatore regola la potenza e il carico sceglie la resistenza, allora il voltaggio arriva a quello a cui esce.
Non puoi ingannare la fisica di base.
Commenti
- Completamente daccordo. Come possiamo costruire unalimentazione costante se il carico può essere lineare o non lineare? Il carico può variare? A meno che il modello di carico non sia noto, è difficile realizzarlo.
- Oh scusa, manca il testo. Intendevo che la potenza di uscita non varia mai.
Risposta
Una fonte di tensione è abbastanza facile tranne quando pensi a breve circuiti – viene presa corrente infinita e per questo motivo non esistono sorgenti di tensione, in senso stretto.
Le sorgenti di corrente hanno lo stesso problema su un circuito aperto: come si può pompare la corrente nello spazio senza sorgente di corrente che esercita tensioni infinite per forzare una corrente costante.
Le sorgenti di alimentazione sono inventate da sorgenti di tensione e corrente e possono esistere sulla carta ma, proprio come le sorgenti di corrente e tensione reali, non corrispondono alle aspettative teoriche .
Answer
Un convertitore di tensione flyback con frequenza di oscillazione fissa e duty cycle fisso produrrà potenza costante fintanto che il carico non “t variare troppo rapidamente.
Quando il carico varia nel tempo, il filtro di uscita impedisce al convertitore di regolare rapidamente la potenza fornita, il che può essere o meno un problema lem nel tuo caso.
Risposta
Ci sono alimentatori disponibili in commercio che hanno una modalità di alimentazione costante. Un esempio è la serie Sorensen SG.
Risposta
Esiste un altro modo per produrre una fonte di energia costante approssimativa, utile se il carico cambia con la temperatura. Se metti una resistenza in serie dello stesso valore del carico, la potenza si uniforma. Un modo per vederlo è che se il resistore in serie è zero, il carico è guidato da una tensione costante. Se il resistore in serie è infinito, il carico è guidato da una corrente costante. dP / dR = 0 quando Rs = Rl. Ovviamente questo non è un modo ecologico per farlo. Roger Williamson
Risposta
un altro uso per una fonte di alimentazione costante a bassa potenza potrebbe essere nella misurazione del flusso di gas con un singolo filo di nicromo. Spingere una potenza costante attraverso il filo; viene generata una quantità costante di calore, il filo si riscalda e la resistenza del filo aumenta. È possibile calcolare la resistenza del filo dalla tensione / corrente e quindi conoscere la temperatura del filo. In gas fermo, è possibile determinare il guadagno di temperatura sopra la temperatura ambiente.
il gas che scorre oltre il filo rimuove il calore dal filo a una velocità maggiore rispetto a velocità zero e la quantità di perdita di calore è proporzionale alla velocità del gas .
Commenti
- Questo ‘ non sembra rispondere alla domanda originale, ovvero se un tale dispositivo esiste piuttosto che possibili usi per uno.
Risposta
Pratici alimentatori VA costanti. E i saldatori di fascia alta. In genere i saldatori sono Costante I (stick) o V costante (mig). I saldatori di fascia alta consentono di regolare la pendenza VA. Non sono perfetti ma consentono un intervallo di regolazione da qualche parte tra I costante e V. Con una pendenza VA negativa lingresso di potenza al bagno di saldatura è costante indipendentemente dalla lunghezza dellarco e loperatore deve solo controllare la velocità di saldatura, il che fa il suo lavoro più facile.
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