Existe uma fonte de alimentação constante?

Uma fonte de tensão é um dispositivo que produz tensão constante, mas permite que a amperagem e a potência variem, de acordo com as leis da eletricidade. Uma fonte de corrente é um dispositivo que produz corrente constante, permitindo que a tensão e a energia variem.

Existe uma fonte de energia constante - ou seja, um dispositivo cuja potência de saída nunca varia? Independentemente da natureza a que está conectado, sua tensão e amperagem seriam ajustadas para fornecer energia constante. (Seu comportamento seria indefinido para os circuitos abertos e quebrados.)

Sim, é muito fácil construir uma fonte de alimentação constante.

Tome, por exemplo, um conversor de impulso de modo de switch comum.

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Vamos supor que esteja operando no modo descontínuo e não tenha retificação síncrona (ou seja, apenas um diodo). Se o interruptor for operado com um ciclo de serviço fixo (ou seja, sem feedback), ele coloca uma quantidade fixa de energia no indutor cada vez que é fechado. A quantidade de energia depende apenas da tensão de entrada, da indutância e do tempo ligado. Essa energia é despejada na carga quando o interruptor é aberto.

Energia constante por ciclo × número constante de ciclos por segundo = energia constante por segundo = potência constante.

Independentemente da resistência da carga, os níveis de tensão e corrente se ajustam para corresponder a esse valor de potência.

Em termos de limites práticos, se a saída dessa fonte for reduzida, a corrente será limitada pela resistência dos componentes internos (o indutor e o diodo). Se a saída for deixada aberta, a voltagem será limitada pela capacitância distribuída dos componentes - o indutor "tocará" com alguma voltagem alta na frequência auto-ressonante.

Sim, mas na prática, esses dispositivos são chamados de cargas eletrônicas. Eles podem ser configurados para desenhar uma corrente constante ou uma energia constante de uma fonte de alimentação. Eles são úteis para testes de fonte de alimentação, bateria e solar.

Fontes de alimentação constantes são menos comuns, mas uma aplicação prática é manter um LCD que é usado em ambientes externos com frio quente o suficiente para que as imagens em movimento não manchem. O elemento de aquecimento do LCD é uma fina folha de material translúcido chamado óxido de índio e estanho. Ou pode haver um fio fino na tela LCD. Em ambos os casos, a resistência do aquecedor varia consideravelmente com a temperatura. Se você alimentasse o aquecedor com uma corrente constante ou tensão constante, a energia seria uma forte função da temperatura ambiente.

No entanto, desejamos ter energia relativamente constante, portanto uma fonte de alimentação constante é usada.

Uma verdadeira fonte de "energia constante" produziria uma corrente infinita em um curto e produziria tensão infinita em um circuito aberto; na prática, qualquer fonte terá um limite para a tensão e a corrente que produzirá, independentemente da potência de saída.

Entre esses limites, muitas fontes de comutação na faixa de 60 watts realmente se comportam como fontes de alimentação constante quando a corrente é alta o suficiente para que, em tensão total, eles precisem produzir mais energia do que são capazes, mas suficientemente baixas. para não acionar um circuito limitador de corrente. Pelo que sei, é comum uma família de fontes de diferentes tensões ter a mesma corrente máxima e diferir apenas na tensão máxima que produzirão. Se alguém fizer um gráfico de log-log das curvas de tensão versus corrente de saída, as fontes de uma família compartilharão a mesma linha diagonal para a potência de saída e a mesma linha vertical para a corrente máxima; a única diferença será a altura de uma linha horizontal que limita a tensão máxima.

Observe que é preciso verificar as folhas de dados de qualquer suprimento que você queira usar dessa maneira, para garantir que fique claro sobre quais aspectos da operação são ou não especificados.

Existe uma fonte de energia constante

Sim, isso é possível de fazer. Na verdade, eu fiz isso uma vez há muitos anos como demonstração. A tensão e a corrente podem ser medidas e controladas diretamente com a eletrônica analógica, para que a resposta seja boa. Não há uma boa maneira de controlar diretamente o poder, nem de medir o poder.

A energia é o produto da tensão e da corrente; portanto, uma maneira é medir essas duas e, em seguida, executar uma multiplicação para obter um sinal proporcional à energia. Isso é difícil na eletrônica analógica. Quando fiz isso há muito tempo, usei um processador digital para calcular a energia da tensão e corrente medidas e, em seguida, ajustar a saída para cima e para baixo de acordo. Isso foi há muito tempo e eu estava usando um computador de mesa em uma interface IEEE-488 para controlar os componentes eletrônicos. Ele fez cerca de 10 iterações de loop por segundo, o que foi suficiente para demonstrar o que eu queria demonstrar.

Atualmente, as fontes de alimentação comutadas são rotineiramente controladas por pequenos processadores embarcados que medem a tensão e às vezes atualizam todos os pulsos de comutação. As multiplicações digitais podem ser tão curtas quanto os ciclos únicos; portanto, fazer o controle de energia em circuito fechado é muito mais viável hoje. No entanto, há muito pouco uso para isso. Projetei várias fontes de alimentação comutadas de tensão constante e algumas fontes de alimentação comutadas de corrente constante, mas nunca uma fonte de alimentação constante. Isso não é porque não poderia ser razoavelmente feito hoje, mas porque eu não encontrei um uso para um.

isto é, um dispositivo cuja saída nunca varia?

Esta é uma pergunta sem sentido. Qual saída ? Voltagem? Atual? Poder? Algo mais? Nós fazemos engenharia aqui, não acenamos com a mão.

Também parece haver alguma confusão sobre o que uma fonte de alimentação pode e não pode controlar. Pense até no caso simples em que a carga (o que está conectado à fonte de alimentação fora do controle da fonte) pode ser qualquer resistor. A tensão, corrente e resistência estão relacionadas pela lei de Ohm:

    Corrente = Tensão / Resistência

ou em unidades comuns:

    A = V / Ω

Observe como existem apenas dois graus de liberdade nesse relacionamento. Se você definir dois, não haverá escolha sobre o terceiro. Como a carga sempre obtém um grau de liberdade, a fonte de alimentação também obtém apenas um grau de liberdade.

Você pode reorganizar isso de várias maneiras. Para uma fonte de tensão constante, a fonte escolhe a tensão, a carga escolhe a resistência e a corrente sai para o que é produzida. Ou, a carga escolhe a corrente e a resistência aparente vista pelo suprimento sai para o que sai.

A energia é a tensão vezes a corrente. Com esta e a lei de Ohms, você pode obter:

    Potência = Tensão ² / Resistência

Mais uma vez, apenas dois graus de liberdade. Se a fonte de alimentação regula a energia e a carga escolhe a resistência, a tensão sai para o que é produzida.

Você não pode enganar a física básica.

Uma fonte de tensão é bastante fácil, exceto quando você pensa em curtos-circuitos - corrente infinita é obtida e, por esse motivo, fontes de tensão, no sentido mais estrito, não existem.

As fontes de corrente têm o mesmo problema em um circuito aberto - como a corrente pode ser bombeada para o espaço sem que a fonte de corrente exerça tensões infinitas para forçar uma corrente constante.

As fontes de energia são derivadas das fontes de tensão e corrente e podem existir no papel, mas, assim como as fontes reais de corrente e tensão, não correspondem às expectativas teóricas.

Um conversor de voltagem de retorno com frequência de oscilação fixa e ciclo de serviço fixo produzirá energia constante, desde que a carga não varie muito rapidamente.

Quando a carga varia com o tempo, o filtro de saída impede que o conversor ajuste rapidamente a energia fornecida, o que pode ou não ser um problema no seu caso.

Existem fontes de alimentação disponíveis comercialmente que têm um modo de energia constante. Um exemplo é a Sorensen SG Series.

Existe outra maneira de produzir uma fonte de energia constante aproximada, que é útil se a sua carga mudar com a temperatura. Se você colocar um resistor em série do mesmo valor que a carga, a energia será reduzida. Uma maneira de ver isso é que, se o resistor em série é zero, a carga é acionada por uma tensão constante. Se o resistor em série for infinito, a carga será acionada por corrente constante. dP / dR = 0 quando Rs = Rl. Claro que essa não é uma maneira ecologicamente correta de fazê-lo. Roger Williamson

outro uso para uma fonte de energia constante de baixa potência poderia ser na medição do fluxo de gás com um único fio nicrômico. Empurre energia constante através do fio; uma quantidade constante de calor é gerada, o fio aquece e a resistência do fio aumenta. Você pode calcular a resistência do fio a partir da tensão / corrente e, assim, conhecer a temperatura do fio. Nos gases tranquilos, o ganho de temperatura acima da temperatura ambiente pode ser determinado.

o gás que passa pelo fio remove o calor do fio a uma taxa maior que a velocidade zero e a quantidade de perda de calor é proporcional à velocidade do gás.

Fontes de alimentação Constant VA práticas. E os soldadores de ponta. Normalmente, os soldadores são Constante I (bastão) ou V constante (mig). Os soldadores de ponta permitem ajustar a inclinação do VA. Eles não são perfeitos, mas permitem uma faixa de ajuste entre I constante e V. constante. Com uma inclinação negativa de VA, a entrada de energia para a piscina de soldagem é constante independentemente do comprimento do arco e o operador só precisa controlar a velocidade de soldagem - o que faz seu trabalho Mais fácil.