一定の電源はありますか?
On 1月 1, 2021 by admin電圧源は、定電圧を生成するデバイスですが、電気の法則に従って、アンペアと電力を変化させることができます。電流源は、定電流を生成し、電圧と電力を変化させるデバイスです。
定電源はありますか–つまり、出力電力が決して変わらない?接続されているものの性質に関係なく、その電圧とアンペア数は一定の電力を提供するように調整されます。 (その動作は、開回路と断線の両方で定義されていません。)
コメント
- 負荷の性質?線形または非線形?負荷はどのようにできますかさまざまですか?どのように使用する予定ですか?
- ‘理想的な’電源があるかどうかを尋ねていますか。回路解析で。 ‘が尋ねている質問は、’理想的な電圧源と理想的な電流源があるので、理想的な電源を使用できますか?’
- 完全な回答では、理論的な例と実際的な例の両方が存在する場合はそれを示します。
回答
はい、定電源を構築するのは非常に簡単です。
たとえば、通常のスイッチモードブーストコンバータを取り上げます。
を使用して作成された回路図は、不連続モードで動作していると仮定し、同期整流はありません(つまり、ダイオードのみ)。スイッチが固定デューティサイクル(つまり、フィードバックなし)で動作している場合、スイッチが閉じるたびに、インダクタに一定量のエネルギーが投入されます。エネルギー量は、入力電圧、インダクタンス、およびオン時間のみに依存します。そのエネルギーは、スイッチが開くと負荷にダンプされます。
サイクルあたりの一定のエネルギー×毎秒の一定のサイクル数= 1秒あたりの一定のエネルギー=一定の電力。
負荷の抵抗に関係なく、電圧と電流のレベルは、その電力の値に一致するように調整されます。
実際の制限に関して、この電源の出力が短絡すると、電流は内部コンポーネント(インダクタとダイオード)の抵抗によって制限されます。出力を開いたままにすると、電圧はコンポーネントの分布容量によって制限されます—インダクタは自己共振周波数で高電圧で「鳴り」ます。
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- これの逆は、”最大電力点追従制御として一般的に使用されています”太陽電池の場合:特定の出力電圧に対して、セルからの最大電力伝達のために入力電圧/電流ポイントを変更します。
- @ pjc50:はい、スイッチモードコンバーターはソーラーパネルの調整可能な負荷として使用され、適切な電圧および電流センサーとともに、MPPTを実行するフィードバックループを構築できます。しかし、私は’これがどのような意味でも”逆”の方法に従わない’が私の答えで話していること。 MPPTの要点は、最大電力の実際の値が変化することです。
- @tuskiomi:いいえ。電力を調整する場合、電圧または電流のいずれかを選択することはできません。負荷抵抗は、次の両方の値を設定します。\ $ V = \ sqrt {P \ cdot R} \ $および\ $ I = \ sqrt {\ frac {P} {R}} \ $
- @ tuskiomi:ああ、その場合、はい、式があります。スイッチングサイクルあたりの入力エネルギー\ $ E = \ frac {1} {2} I_ {peak} ^ 2 \ cdot L \ $。ピーク電流は、オン時間、インダクタンス、および入力電圧の関数です:\ $ I_ {peak} = \ frac {V_ {in} t_ {on}} {L} \ $。電力は、単純にサイクルあたりのエネルギーにスイッチング周波数を掛けたものです:\ $ P = E \ cdot f_ {SW} \ $。これらの方程式を組み合わせて、電力の全体的な方程式を得ることができます。
- 一般的な誤謬のため、これは100%正しくありません。この回路の出力電力は、出力電圧に依存します。インダクタのピーク電流はVt / Lですが、供給されるエネルギーは1 / 2.LI ^ 2だけではありません。インダクタの放電中にVINによって追加のエネルギーが供給されます。放電時間はToff = L.Ipeak /(VOUT -VIN)、出力に供給されるエネルギーはVout.Ipeak.Toff / 2
回答
はい、しかし、より実際的には、これらのデバイスは電子負荷と呼ばれます。これらは、電源から定電流または定電力を引き出すように設定できます。これらは、電源テスト、バッテリーテスト、およびソーラーテストに役立ちます。
定電源はあまり一般的ではありませんが、実用的なアプリケーションの1つは、屋外で使用されるLCDを十分に暖かく保つことです。動画がにじむことはありません。LCDの発熱体は、インジウムスズ酸化物と呼ばれる半透明の材料の薄いシートです。または、LCD画面に細いワイヤーがある場合があります。いずれの場合も、ヒーターの抵抗は温度によって大きく異なります。ヒーターに定電流または定電圧を供給した場合、電力は周囲温度の強い関数になります。
ただし、比較的一定の電力が必要なため、一定の電源が使用されます。
回答
真の「定電力」電源は、無限の電流を短絡に出力し、オープンの両端に無限の電圧を生成します-回路;実際には、出力電力に関係なく、どの電源でも生成される電圧と電流に制限があります。
これらの制限の間では、60ワット範囲の多くのスイッチング電源は実際には非常に動作します。電流が十分に高く、全電圧で可能なよりも多くの電力を出力する必要があるが、電流制限回路をトリガーしないほど十分に低い場合の定電源とよく似ています。私の知る限り、異なる電圧の電源のファミリは同じ最大電流を持ち、それらが生成する最大電圧のみが異なるのが一般的です。出力電圧の両対数プロットを作成すると、vs -電流曲線、ファミリ内の電源は、出力電力に対して同じ対角線を共有し、最大電流に対して同じ垂直線を共有します。唯一の違いは、最大電圧を制限する水平線の高さです。
このような方法で使用する可能性のある電源のデータシートをチェックして、操作のどの側面が指定されているか、または指定されていないかを明確にする必要があることに注意してください。
回答
一定の電源はありますか
はい、これは可能です実は何年も前にデモンストレーションとしてやってみました。電圧と電流はアナログ電子機器で直接測定して直接制御できるので、レスポンスが良いです。直接する良い方法はありません。電力を制御することも、電力を測定することもできません。
電力は電圧と電流の積であるため、1つの方法は、これら2つを測定し、乗算を実行して電力に比例する信号を取得することです。これはアナログ電子機器では困難です。ずっと前にこれを行ったとき、私はデジタルプロセッサを使用して、測定された電圧と電流から電力を計算し、それに応じて出力を上下に微調整しました。これはずっと前のことで、私はIEEE-488インターフェースを介してデスクトップコンピュータを使用して電子機器を制御していました。毎秒約10回のループ反復を行いました。これは、私が示したいことを示すには十分でした。
今日、スイッチング電源は、スイッチングごとに電圧と場合によっては電流を測定する小さな組み込みプロセッサによって日常的に制御されています。パルス。デジタル乗算は単一サイクルと同じくらい短い場合があるため、閉ループ電力制御を行うことは、今日、はるかに実現可能です。ただし、これはほとんど使用されません。私は、多数の定電圧スイッチング電源といくつかの定電流スイッチング電源を設計しましたが、定電力電源は設計していません。これは、今日合理的に実行できなかったためではなく、私が行ったためです。 1つの用途に出くわします。
つまり、出力が変化しないデバイスですか?
これは無意味な質問です。出力とは何ですか?電圧?電流?電力?何か他のものですか?ここでは、手を振るのではなく、エンジニアリングを行います。
また、どの電力についても混乱があるようです。供給は制御できますし、できません。負荷(電源の制御を超えて電源に接続されているもの)が任意の抵抗器である可能性がある単純なケースでさえ考えてみてください。電圧、電流、および抵抗は、オームの法則によって関連付けられます。
電流=電圧/抵抗
または一般的な単位:
A = V / Ω
2つの自由度しかないことに注意してくださいこの関係で。2つを定義すると、3番目については選択の余地がありません。負荷は常に1自由度を取得するため、電源も1自由度しか取得できません。
再配置できますこのさまざまな方法。定電圧電源の場合、電源は電圧を選択し、負荷は抵抗を選択し、電流は出力されるものになります。または、負荷は電流を選択し、電源から見た見かけの抵抗は何になりますか。
電力は電圧と電流の積です。これとオームの法則を使用すると、次のようになります。
電力=電圧 2 /抵抗
繰り返しますが、自由度は2つだけです。電源が電力を調整し、負荷が抵抗を選択した場合、電圧は出力されるものに出力されます。
基本的な物理学をごまかすことはできません。
コメント
- 完全に同意します。負荷が線形または非線形の場合、どのようにして一定の電源を構築できますか?負荷は変動する可能性がありますか?負荷のモデルがわかっていない限り、それを作成するのは困難です。
- 申し訳ありませんが、言い回しを間違えています。つまり、出力電力は決して変化しません。
回答
電圧源は、短いことを考える場合を除いて、十分に簡単です。回路-無限の電流が流れ、このため、厳密な意味での電圧源は存在しません。
電流源は開回路でも同じ問題を抱えています-電流を空間に送り込むには無限の電圧を加えて定電流を強制する電流源。
電源は電圧源と電流源から考案され、紙の上に存在する可能性がありますが、実際の電流源と電圧源と同様に、理論上の期待に一致しません。 。
回答
固定の発振周波数と固定のデューティサイクルを備えたフライバック電圧変換器は、負荷がない限り一定の電力を生成します「変化が速すぎる。
負荷が時間とともに変化する場合、出力フィルターはコンバーターが供給電力を迅速に調整するのを防ぎます。これは問題である場合とそうでない場合があります。
回答
定電力モードの市販の電源装置があります。例として、SorensenSGシリーズがあります。
回答
おおよそ一定の電源を生成する別の方法があり、これは便利です。負荷が温度によって変化する場合。負荷と同じ値の直列抵抗を配置すると、電力が均等になります。これを見る1つの方法は、直列抵抗がゼロの場合、負荷は定電圧によって駆動されるということです。直列抵抗が無限大の場合、負荷は定電流によって駆動されます。 Rs = Rlの場合、dP / dR = 0。もちろん、これは環境にやさしい方法ではありません。 Roger Williamson
回答
低電力の定電源のもう1つの用途は、1本のニクロム線でガス流量を測定することです。ワイヤーを通して一定の力を押してください。一定量の熱が発生し、ワイヤーが熱くなり、ワイヤーの抵抗が増加します。電圧/電流からワイヤ抵抗を計算できるため、ワイヤ温度を知ることができます。静止ガスでは、周囲温度を超える温度上昇をそのように決定できます。
ワイヤーを通過して流れるガスは、ゼロ速度よりも速い速度でワイヤーから熱を除去し、熱損失の量はガス速度に比例します。 。
コメント
- これは’実際には元の質問に対処していないようです。そのようなデバイスは、1つの可能な用途ではなく存在します。
回答
実用的な一定VA電源。ハイエンドの溶接機はどうですか。通常、溶接機は定数I(スティック)または定数V(ミグ)のいずれかです。ハイエンドの溶接機を使用すると、VAの勾配を調整できます。それらは完全ではありませんが、一定のIと一定のVの間のどこかで調整の範囲を許可します。負のVA勾配では、溶接プールへの入力電力はアーク長に関係なく一定であり、オペレーターは溶接速度を制御するだけで済みます。簡単です。
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