Sabit bir güç kaynağı var mı?

18

Bir voltaj kaynağı, sabit voltaj üreten ancak elektrik yasalarına göre amper ve gücün değişmesine izin veren bir cihazdır. Akım kaynağı, voltaj ve gücün değişmesine izin veren sabit akım üreten bir cihazdır.

Sabit bir güç kaynağı var mı - yani çıkış gücü hiç değişmeyen bir cihaz? Bağlandığı şeyin doğası ne olursa olsun, voltajı ve amperi sabit güç sağlayacak şekilde ayarlanacaktır. (Davranışı hem açık hem de kırık devreler için tanımsız olacaktır.)

power-supply power constant-power

— PyRulez
kaynak

Yükün doğası? Lineer veya Lineer Olmayan? Yük nasıl değişebilir? Nasıl kullanmayı planlıyorsunuz?

— Gopi

Kaynaklar gibi çok temel şeyler için neden bu tür sorular çok sık yerleştiriliyor ve bu kadar popüler?

— GR Tech

1

Devre analizinde 'ideal' bir güç kaynağı olup olmadığını mı soruyorsunuz? 'İdeal voltaj kaynaklarımız ve ideal akım kaynaklarımız olduğundan ideal güç kaynaklarımız olabilir mi?'

— JFA

Tam bir cevap, varsa, hem teorik hem de pratik örnekleri not edecektir.

— PyRulez

17

Evet, sabit güç kaynağı oluşturmak çok kolaydır.

Örneğin, sıradan bir anahtarlama modu güçlendirme dönüştürücüsünü ele alalım.

schematic

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Diyelim ki süreksiz modda çalışıyor ve senkronize rektifikasyona sahip değil (yani, sadece bir diyot). Anahtar sabit bir görev döngüsü ile çalıştırılırsa (yani geri besleme yoksa), her kapatıldığında indüktöre sabit miktarda enerji koyar. Enerji miktarı sadece giriş voltajına, endüktansa ve süreye bağlıdır. Anahtar açıldığında bu enerji yüke atılır.

Devir başına sabit enerji × saniyede sabit devir sayısı = saniyede sabit enerji = sabit güç.

Yükün direncinden bağımsız olarak, voltaj ve akım seviyeleri kendilerini bu güç değerine uyacak şekilde ayarlayacaktır.

Pratik sınırlar açısından, bu kaynağın çıkışı kısalırsa, akım dahili bileşenlerin (indüktör ve diyot) direnci ile sınırlandırılacaktır. Çıkış açık bırakılırsa, voltaj bileşenlerin dağıtılmış kapasitansı ile sınırlandırılacaktır - indüktör kendi kendine rezonans frekansında bir miktar yüksek voltajla "çalacaktır".

— Dave Tweed
kaynak

1

Bunun tersi, güneş pilleri için "maksimum güç noktası izleyici" olarak yaygın olarak kullanılır: belirli bir çıkış voltajı için, hücrelerden maksimum güç aktarımı için giriş voltajını / akım noktasını değiştirin.

— pjc50

2

@ pjc50: Evet, bir güneş paneli için ayarlanabilir bir yük olarak bir anahtarlama dönüştürücü kullanılabilir ve uygun voltaj ve akım sensörleri ile birlikte, MPPT yapan bir geri besleme döngüsü oluşturulabilir. Ama bunun cevabımda bahsettiğim şeyin "tersine" nasıl olduğunu takip etmiyorum. MPPT'nin asıl noktası, maksimum gücün gerçek değerinin değişmesidir.

— Dave Tweed

1

@tuskiomi: Hayır. Gücü düzenlemek istiyorsanız, voltajı veya akımı seçemezsiniz. Yük direnci bu değerlerin her ikisini de ayarlar:

ve

V = \sqrt{P \cdot R}

$V = \sqrt{P \cdot R}$

I = \sqrt{\frac{P}{R}}

$I = \sqrt{\frac{P}{R}}$

— Dave Tweed

1

@tuskiomi: Ah, bu durumda, evet, bir formül var. Anahtarlama çevrimi başına giriş enerjisi

. Tepe akımı, açık kalma süresinin, endüktansın ve giriş voltajının bir fonksiyonudur:

E = \frac{1}{2} I_{p e a k}^{2} \cdot L

$E = \frac{1}{2}I_{peak}^2\cdot L$

. Güç sadece anahtarlama frekansı ile çarpılır, döngü başına enerji:

. Güç için genel bir denklem elde etmek için bu denklemleri birleştirebilirsiniz.

I_{p e a k} = \frac{V_{i n} t_{o n}}{L}

$I_{peak} = \frac{V_{in} t_{on}}{L}$

P = E \cdot f_{S W}

$P = E \cdot f_{SW}$

— Dave Tweed

3

Bu, yaygın bir yanlışlık nedeniyle% 100 doğru değildir. Bu devrenin çıkış gücü çıkış voltajına bağlıdır. Tepe indüktör akımı Vt / L'dir, ancak verilen enerji sadece 1 / 2.LI ^ 2 değildir - ek enerji indüktörün deşarjı sırasında VIN tarafından verilir. Boşaltma süresi Toff = L.Ipeak / (VOUT -VIN) ve çıkışa verilen enerji Vout.Ipeak.Toff / 2

— jp314

5

Evet, ancak daha pratik olarak, bu cihazlara elektronik yükler denir. Bir güç kaynağından sabit bir akım veya sabit bir GÜÇ çekecek şekilde ayarlanabilirler. Güç kaynağı testi, pil testi ve güneş testi için kullanışlıdır.

Sabit güç kaynakları daha az yaygındır, ancak pratik bir uygulama, dışarıda kullanılan bir LCD'yi soğuk görüntülerde yeterince sıcak tutmak ve böylece hareketli görüntülerin bulaşmamasını sağlamaktır. LCD'nin ısıtma elemanı, İndiyum Kalay Oksit adı verilen ince bir yarı saydam malzemedir. Veya LCD Ekranda ince bir tel olabilir. Her iki durumda da, ısıtıcının direnci sıcaklığa göre önemli ölçüde değişir. Isıtıcıyı sabit bir akım veya sabit voltajla beslediyseniz, güç ortam sıcaklığının güçlü bir işlevi olacaktır.

Bununla birlikte, nispeten sabit bir güce sahip olmak istiyoruz, bu nedenle sabit bir güç kaynağı kullanılıyor.

— user39588
kaynak

5

Gerçek bir "sabit güç" kaynağı sonsuz akımı kısa devre yapar ve bir açık devre boyunca sonsuz voltaj üretir; pratikte, herhangi bir kaynağın, çıkış gücüne bakılmaksızın üreteceği voltaj ve akım için bir sınırı olacaktır.

Bu sınırlar arasında, 60 watt aralığındaki birçok anahtarlama kaynağı, akım tam voltajda yapabildiklerinden daha fazla güç vermeleri gerekecek kadar yüksek olduğunda, ancak yeterince düşük olduğunda sabit güç kaynaklarına çok benzer şekilde davranacaktır. akım sınırlama devresini tetiklememek. Söyleyebileceğim kadarıyla, farklı voltajlı bir malzeme ailesinin aynı maksimum akıma sahip olması ve sadece üretecekleri maksimum voltajda farklı olması yaygındır. Eğer biri çıkış voltajı-akım eğrilerinin bir log-log grafiğini yaparsa, bir ailedeki sarf malzemeleri çıkış gücü için aynı çapraz çizgiyi paylaşacak ve maksimum akım için aynı dikey çizgiyi paylaşacaktır; tek fark, maksimum voltajı sınırlayan yatay bir çizginin yüksekliği olacaktır.

Operasyonun hangi yönlerinin belirtildiği veya belirtilmediğinden emin olmak için herhangi bir tedarikçinin veri sayfalarını bu şekilde kullanması gerektiğini unutmayın.