C'è un alimentatore costante?

Una sorgente di tensione è un dispositivo che produce una tensione costante, ma consente di variare amperaggio e potenza, in conformità con le leggi dell'elettricità. Una sorgente di corrente è un dispositivo che produce corrente costante, permettendo a tensione e potenza di variare.

Esiste una fonte 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 potenza costante. (Il suo comportamento sarebbe indefinito sia per i circuiti aperti che per quelli interrotti.)

Sì, è molto semplice costruire un alimentatore a potenza costante.

Prendi, ad esempio, un normale convertitore boost in modalità switch.

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Supponiamo che funzioni in modalità discontinua e non abbia una rettifica sincrona (cioè solo un diodo). Se l'interruttore viene azionato con un ciclo di lavoro fisso (cioè senza feedback), ogni volta che viene chiuso inserisce una quantità fissa di energia nell'induttore. La quantità di energia dipende solo dalla tensione di ingresso, dall'induttanza e dal tempo di accensione. Quell'energia viene scaricata nel carico quando l'interruttore 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 adattarsi a quel valore di potenza.

In termini di limiti pratici, se l'uscita di questa alimentazione è in corto, la corrente sarà limitata dalla resistenza dei componenti interni (induttore e diodo). Se l'uscita viene lasciata aperta, la tensione sarà limitata dalla capacità distribuita dei componenti - l'induttore "squillerà" con un po 'di alta tensione alla frequenza autorisonante.

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 dell'alimentazione, il test della batteria e il test solare.

Gli alimentatori costanti sono meno comuni, ma un'applicazione pratica è quella di mantenere un LCD che viene utilizzato all'esterno al freddo abbastanza caldo in modo che le immagini in movimento non si sporchino. L'elemento riscaldante dell'LCD è un sottile foglio di materiale traslucido chiamato ossido di stagno di indio. Oppure potrebbe esserci un filo sottile sullo schermo LCD. In entrambi i casi, la resistenza del riscaldatore varia considerevolmente con la temperatura. Se si alimenta il riscaldatore con una corrente o una tensione costante, la potenza sarebbe una forte funzione della temperatura ambiente.

Tuttavia, desideriamo avere una potenza relativamente costante, quindi viene utilizzato un alimentatore costante.

Una vera alimentazione "a potenza costante" produrrebbe una corrente infinita in un corto circuito e produrrebbe una tensione infinita attraverso un circuito aperto; in pratica, qualsiasi alimentazione avrà un limite alla tensione e alla corrente che produrrà, indipendentemente dalla potenza di uscita.

Tra questi limiti, molti alimentatori a commutazione nella gamma da 60 watt si comportano in effetti molto come alimentatori a potenza costante quando la corrente è abbastanza elevata da richiedere alla massima tensione di erogare più potenza di quanta ne siano in grado, ma abbastanza bassa non attivare un circuito limitatore di 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 traccia un diagramma log-log delle curve tensione-corrente in uscita, le forniture in una famiglia condivideranno la stessa linea diagonale per la potenza di uscita e condivideranno la stessa linea verticale per la massima corrente; l'unica differenza sarà l'altezza di una linea orizzontale che limita la massima tensione.

Si noti che è necessario controllare le schede tecniche di qualsiasi fornitura che si potrebbe desiderare di utilizzare in tal modo, per assicurarsi che si sia chiari su quali aspetti dell'operazione sono o non sono specificati.

C'è una fonte di energia costante

Sì, è possibile farlo. In realtà l'ho fatto una volta molti anni fa come dimostrazione. La tensione e la corrente possono essere misurate direttamente e controllate direttamente con l'elettronica analogica, quindi la risposta può essere buona. Non esiste un buon modo per controllare direttamente la potenza, né per misurare la potenza.

La potenza è il prodotto della tensione e della corrente, quindi un modo è quello di misurare quei due, quindi eseguire una moltiplicazione per ottenere un segnale proporzionale alla potenza. Questo è difficile nell'elettronica analogica. Quando l'ho fatto molto tempo fa, ho usato un processore digitale per calcolare la potenza dalla tensione e dalla corrente misurate, quindi modificare l'uscita su e giù di conseguenza. Questo era tanto tempo fa e stavo usando un computer desktop su un'interfaccia IEEE-488 per controllare l'elettronica. Ha eseguito circa 10 iterazioni di loop al secondo, il che era abbastanza per dimostrare ciò che volevo dimostrare.

Oggi, gli alimentatori a commutazione sono regolarmente controllati da piccoli processori integrati che misurano la tensione e talvolta la corrente ad ogni impulso di commutazione. Le moltiplicazioni digitali possono essere brevi quanto i singoli cicli, quindi oggi è molto più fattibile eseguire il controllo dell'alimentazione ad anello chiuso. Tuttavia, c'è poco uso per questo. Ho progettato un gruppo di alimentatori a commutazione a tensione costante e alcuni alimentatori a commutazione a corrente costante, ma mai un alimentatore a potenza costante. Questo non perché non si possa ragionevolmente fare oggi, ma perché non ne ho mai trovato uno.

vale a dire, un dispositivo il cui output non varia mai?

Questa è una domanda senza senso. Quale uscita ? Voltaggio? Attuale? Energia? Qualcos'altro? Facciamo ingegneria qui, non agitando la mano.

Sembra anche esserci un po 'di confusione su ciò che un alimentatore può e non può controllare. Pensa anche al semplice caso in cui il carico (ciò che è collegato all'alimentazione oltre il controllo dell'alimentazione) può essere una resistenza. 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 siano solo due gradi di libertà in questa relazione. Se ne definisci due, non rimane altra scelta circa il terzo. Poiché il carico ottiene sempre un grado di libertà, anche l'alimentatore ottiene un solo grado di libertà.

Puoi riorganizzare questo in vari modi. Per un'alimentazione di tensione costante, l'alimentazione sceglie la tensione, il carico sceglie la resistenza e la corrente esce a ciò che viene fuori. Oppure, il carico sceglie la corrente e la resistenza apparente vista dall'alimentazione viene a ciò che viene fuori.

L'alimentazione è la tensione volte la corrente. Con questa e la legge di Ohms, puoi ottenere:

    Potenza = Tensione ² / Resistenza

Ancora una volta, solo due gradi di libertà. Se l'alimentatore regola la potenza e il carico sceglie la resistenza, la tensione esce a ciò che viene fuori.

Non puoi imbrogliare la fisica di base.

Una sorgente di tensione è abbastanza semplice tranne quando si pensa ai cortocircuiti: viene presa una corrente infinita e per questo motivo non esistono sorgenti di tensione, nel senso più stretto.

Le fonti di corrente hanno lo stesso problema su un circuito aperto: come può la corrente essere pompata nello spazio senza che la fonte di corrente eserciti tensioni infinite per forzare una corrente costante.

Le fonti di energia sono inventate dalla tensione e dalle fonti di corrente e possono esistere sulla carta ma, proprio come le fonti di corrente e tensione reali, non corrispondono alle aspettative teoriche.

Un convertitore di tensione flyback con frequenza di oscillazione fissa e ciclo di lavoro fisso produrrà potenza costante fino a quando il carico non varia 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 nel tuo caso.

Esistono alimentatori disponibili in commercio che hanno una modalità di alimentazione costante. Un esempio è la serie SG Sorensen.

Esiste un altro modo di produrre una fonte di alimentazione costante approssimativa, utile se il carico cambia con la temperatura. Se si inserisce un resistore in serie dello stesso valore del carico, la potenza viene ridotta. Un modo di vederlo è che se la resistenza in serie è zero, il carico è guidato da una tensione costante. Se la resistenza in serie è infinita, il carico è guidato da corrente costante. dP / dR = 0 quando Rs = Rl. Naturalmente questo non è un modo ecologico di farlo. Roger Williamson

un altro uso per una fonte di alimentazione costante a bassa potenza potrebbe essere la misurazione del flusso di gas con un singolo filo di nicromo. Spingere la 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. Nel gas naturale, l'aumento di temperatura al di sopra dell'ambiente può essere determinato in tal modo.

il gas che scorre attraverso il filo rimuove il calore dal filo ad una velocità maggiore rispetto alla velocità zero e la quantità di perdita di calore è proporzionale alla velocità del gas.

Pratici alimentatori VA costanti. Che dire di saldatori di fascia alta. Tipicamente i saldatori sono Costante I (stick) o V costante (mig). Le saldatrici di fascia alta consentono di regolare la pendenza VA. Non sono perfetti, ma consentono un intervallo di regolazione da qualche parte tra la costante I e la costante V. Con una pendenza VA negativa, l'ingresso di potenza nel bagno di saldatura è costante indipendentemente dalla lunghezza dell'arco e l'operatore deve solo controllare la velocità di saldatura, il che fa il suo lavoro Più facile.