מקורות נוכחיים לעומת מקורות וולטאג: הבדלים מרכזיים ושימושים

בעולם של הנדסה חשמלית, הבנת ההבחנה בין מקורות נוכחיים מקורות מתח היא יסוד לתכנון, ניתוח, ופתרון בעיות מעגלים. Both לשחק תפקידים מכריעים ביישומים שונים, אבל הם פועלים על בסיס עקרונות שונים ולהציג מאפיינים ייחודיים. מאמר מקיף זה חוקר את ההבדלים המרכזיים בין מקורות נוכחיים ומקורות מתח, המאפיינים שלהם, יישום מעשי והשימושים שלהם בתרחישים של עולם אמת.

מהו מקור וולטאז?

מקור מתח הוא מכשיר דו-טווח שיכול לשמור על מתח קבוע, עם מקור מתח אידיאלי המסוגל לשמור על המתח הקבוע עצמאי של ההתנגדות העומס או זרם הפלט.מקורות הוא הסוג הנפוץ ביותר של מקור חשמל שאנו נתקלים בו בחיי היומיום, החל מסוללות במכשירים שלנו ועד לשקעים החשמליים בבתים שלנו.

הבנה של מקורות אידיאליים

כאשר סמל מקור מתח מופיע בסצ'מטי, הוא מייצג מקור מתח אידיאלי, כלומר המתח שנוצר על ידי המקור לעולם לא משתנה ואינו מושפע מכמות הנוכחי נמשך על ידי המעגל. למקור מתח אידיאלי יש אפס התנגדות פנימית, אשר מאפשר לו לספק מתח קבוע ללא קשר לביקוש הנוכחי מן העומס.

הערך של מקור מתח הוא ההבדל הפוטנציאלי שנוצר בין שני המסופים של המקור, וכתוצאה מכך, הערך הוא דיווח ב וולט. One wt שווה לריצה אחת לכל coulomb. לכן, מתח מציין את כמות האנרגיה הפוטנציאלית ל coulomb של מטען חשמלי. מערכת יחסים בסיסית זו מסייעת לנו להבין כיצד מקורות מתח לספק אנרגיה לעיגולים חשמליים.

בתרחיש אידיאלי, מקור מתח עם אפס התנגדות פנימית יכול להוריד את כל המתח שלו בצורה מושלמת על פני עומס במעגל.ישות כי המקור יש אפס התנגדות פנימית, אף אחד מהכוח לא מבזבז מבפנים.עם זאת, מקורות מתח אמיתיים לעולם אינם אידיאליים, ולהבין כי הבחנה זו היא קריטית לתכנון מעגלי מעשי.

מקורות וולט והתנגדות פנימית

אין מקור מתח אמיתי אידיאלי; לכל אחד יש התנגדות פנימית לא אפסית יעילה, ואיש לא יכול לספק זרם בלתי מוגבל.עם זאת, ההתנגדות הפנימית של מקור מתח אמיתי הוא למעשה מודל בניתוח מעגלי ליניארי על ידי שילוב התנגדות לא אפס בסדרה עם מקור מתח אידיאלי (עיגול שווה ערך Thévenin).

בניגוד למקורות אידיאליים, מקורות מתח אמיתיים אינם חסינים מפני הזרם הזורם דרכם.במקורות מתח אמיתיים, מתח המקור טיפות ככל שנוכח יותר הוא נמשך מהמקור. ירידה זו מתרחשת בגלל ההתנגדות הפנימית בתוך המקור עצמו.

מקור מתח אמיתי מורכב מקור מתח אידיאלי בסדרה עם התנגדות הנקראת התנגדות פנימית.התנגדות זו אינה קיימת באמת כך שנוכל לראות אותה.זוהי התנגדות שמבוססת על התנהגותם של מקורות המתח האמיתיים.ההתנגדות הפנימית מייצגת את ההשפעה המצטברת של כל האלמנטים המתנגדים למקור המתנגדים לזרימה הנוכחית.

מקור מתח בעולם האמיתי יש נמוך מאוד, אבל התנגדות פנימית לא אפס וחוסר תפוקה, לעתים קרובות הרבה פחות מ 1 הומ. התנגדות פנימית נמוכה יחסית זו מבטיחה כי מקורות מתח מעשי יכול להיות משוער התנהגות אידיאלית תחת רוב תנאי התפעול.

מקורות וולטאז'

• מקורות וולטנט וולטאג' אאוטפוט: מקורות וולטון 1 נועדו לספק פלט מתח קבוע מעבר למסוף שלהם, שמירה על המתח הזה כפרמטר מבוקר העיקרי.
• (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ההתנגדות הפנימית (העסקה): ההתנגדות הפנימית של מקור מתח אידיאלי היא אפס; היא מסוגלת לספק או לספוג כל כמות של זרם.
• מקורות מתח מעשיים מעשיים (FLT:0Series Internal Resistance) (Practical): מקורות מתח מעשיים מעשיים יש התנגדות פנימית מחוברת בסדרה עם המקור האידיאלי, מה שגורם לירידה בלחץ בתנאים.
• מקורות ה-FLT:0 (Load Preference:) 1FLT:1 וולטאז' עובדים בצורה הטובה ביותר עם עומסים מעצימות גבוהה, כמו עומסי דחפים נמוכים יותר, מושכים יותר נוכחיים וגורמים להפחתה גדולה יותר של מתחים על פני התנגדות פנימית.

מהו מקור נוכחי?

מקור נוכחי הוא מעגל אלקטרוני המספק או סופג זרם חשמלי שאינו תלוי במתח שמעבר לו.בניגוד למקורות מתח, שהם אינטואיטיביים ונפגשים בדרך כלל, מקורות נוכחיים פחות מוכרים לאנשים רבים, אך הם משחקים תפקידים חשובים באותה מידה במעגלים אלקטרוניים.

הבנה של מקורות נוכחיים אידיאליים

מקור אידיאלי נוכחי יוצר זרם עצמאי שאינו תלוי בשינויי המתח סביבו.מקור מודרני הוא מודל מתמטי, אשר מכשירים אמיתיים יכולים להתקרב מאוד קרוב.המאפיין המגדיר של מקור נוכחי אידיאלי הוא היכולת שלו לשמור על פלט נוכחי קבוע ללא קשר למתח שפותח על פני המסופים שלה.

ההתנגדות הפנימית של מקור מודרני הנוכחי היא אינסופית.התנגדות פנימית אינסופית זו היא מה שמאפשר למקור הנוכחי לשמור על התפוקה הנוכחית קבועה.בניגוד למקור מתח אידיאלי שיש לו אפס התנגדות פנימית, למקור אידיאלי הנוכחי יש התנגדות פנימית אינסופית; זה מאפשר לפעול כמקור יעיל 100% של זרם.

כיום תמיד לוקח את הדרך של התנגדות לפחות.לכן, כדי שהזרם יעבור לדרך של התנגדות לפחות, עלינו להגדיר את המקור ולהטעה כך שלמקור יש התנגדות גבוהה בהרבה מהעומס.

מקורות מעשיים ומימושם

מקור מעשי נוכחי תמיד מופיע עם התנגדות פנימית המקבילה למקור הנוכחי האידיאלי.לכן, מקור מעשי מופיע תמיד עם התנגדות פנימית המקבילה למקור הנוכחי האידיאלי.תצורה זו של התנגדות מקבילה שונה באופן יסודי מההתנגדות של הסדרה שנמצאת במקורות מתח מעשי.

ישנם שני מאפיינים המגדירים מקור נוכחי בחיים האמיתיים.אחד הוא ההתנגדות הפנימית שלו והשני הוא מתח הציות שלו.מתח הציות הוא המתח המקסימלי שהמקור הנוכחי יכול לספק לעומס.מתח הציות מייצג מגבלה מעשית המונעת מקורות אמיתיים הנוכחיים להשיג התנהגות אידיאלית אמיתית.

רוב מקורות האנרגיה החשמלית (בעיקר חשמל, סוללה וכו ') הם מודל הטוב ביותר כמקורי מתח, אבל כמה (לא ברור תאים סולאריים) הם מודלים טובים יותר באמצעות מקורות הנוכחיים.זה מדגיש כי בעוד מקורות מתח הם נפוצים יותר, יישומים מסוימים ומכשירים להתנהג באופן טבעי יותר כמו מקורות נוכחיים.

מאפיינים של מקורות נוכחיים

• (FLT:0)Constant Current Output:FLT:1 , מקור נוכחי אידיאלי הוא רכיב מעגלי דו-טווח המספק את אותו זרם להתנגדות עומס המחוברת אל מעבר למסוף שלה.חשוב לזכור כי הנוכחי המסופק על ידי המקור הנוכחי הוא עצמאי של מתח של מסופים מקור.
• (ב) [[המאה ה-1]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]
• (ב) [ה]ההתנגדות הפנימית של החילה (המסע]: [ה] יש לה התנגדות אינסופית, הבטחת כל הזרמים הנוכחיים לעומס ולא להיות מנופחים מבפנים.
• (ב) מקור מעשי נוכחי מייצג מקור אידיאלי הקשור להתנגדות במקביל.
• (ב) מקורות אחרונים (FLT:0) ל-Load Preference: 1 מקורות נוכחיים מעדיפים מתנגדים לעומס קטן, ההיפך ממקורות מתח.

הבדלים מרכזיים בין מקורות נוכחיים לבין מקורות וולטאז

הבנת ההבדלים הבסיסיים בין מקורות נוכחיים למקורות מתח היא חיונית למהנדסים, לסטודנטים ולכל מי שעובד עם מעגלים חשמליים. ההבדלים הללו מרחיבים מעבר להגדרות פשוטות כדי לכלול מאפיינים תפעוליים, מבנה פנימי ויישומים מעשיים.

תגית:

מקור מתח קבוע הוא אחד המשתנה הנוכחי כדי לשמור על מתח. מקור קבוע הוא אחד המשתנה מתח כדי לשמור על זרם.הבחנה הבסיסית זו מגדיר כיצד כל סוג של מקור מגיב לשינויים בתנאי העומס.

מקורות וולטאז מעדיפים לשמור על מתח קבוע מעבר למסוף שלהם, ומאפשרים לזרם להשתנות ככל הנדרש על בסיס התנגדות העומס.בניגוד, מקורות נוכחיים לשמור על זרם קבוע דרך המעגל, להתאים את תפוקת המתח שלהם במידת הצורך להשיג מטרה זו.

התנגדות פנימית

אחד ההבדלים המשמעותיים ביותר בין מתח למקורות הנוכחיים הוא בתצורת ההתנגדות הפנימית שלהם:

• מקורות:0 מקורות: FLT:1 אספקת המתח האידיאלי יש אפס התנגדות פנימית.זה מספק את המתח הקבוע ללא עומס (עומס ⁇ , מעגל פתוח) לעומס מלא (התנגדות עומס מינימלי וזרם מקסימלי).
• מקורות:0 מקורות אורנט: 1FLT:1 לאספקה הנוכחית האידיאלית יש התנגדות פנימית אינסופית.הוא מספק את הזרם הקבוע ללא עומס (עומס 0 ⁇ , מעגל קצר) לעומס מלא (התנגדות העומס המקסימלי ומתח מקסימלי). מקורות מעשיים יש התנגדות פנימית במקביל למקור האידיאלי.

התנגדות סדרה לא תעשה שום דבר למקור אידיאלי הנוכחי (מקור נוכחי לא אכפת לירידה במתח, כך שכל עוד ירידה מתח עקב התנגדות הסדרה לא ישפיע על המקור האידיאלי בתוך).

תגובה לשינויים

הדרך שבה מתח ומקורות נוכחיים מגיבים לשינויים בהתנגדות לעומס, חושפת את ההבדלים התפעוליים הבסיסיים שלהם:

עבור מקורות מתח, כאשר התנגדות העומס יורדת, הזרם הנמשך מהמקור עולה על פי חוק הואם.המתח נשאר קבוע יחסית (במקרים אידיאליים) או טיפות מעט (במקרים מעשיים עקב התנגדות פנימית).

עבור מקורות נוכחיים, מקורות נוכחיים ניתן לראות כמקורים אשר איכשהו להתאים את המתח שלהם לייצר את הזרם הרצוי.עבור מקור מודרני הנוכחי, גדול יותר את הנגד, ככל שעבודה יש לעשות יותר כי זה חייב ליצור מתח גדול יותר כדי לייצר את הזרם הרצוי.זה קשר הפוך בין התנגדות עומס ומאמץ מקור מבחין מקורות נוכחיים ממקורות מתח.

פעילות מעגלית ו-Open Circle Behavior

התנהגות המתח והמקורות הנוכחיים תחת תנאי עומס קיצוניים ממחישה עוד את ההבדלים ביניהם:

מקור מתח אידיאלי אינו מספק אנרגיה כאשר הוא טעון על ידי מעגל פתוח (כלומר, אימפולס אינסופי), אבל ניגש לאנרגיה אינסופית זרם כאשר ההתנגדות העומס מתקרב אפס (עיגול קצר) זה אומר כי קצר-מעגל מקור מתח אידיאלי יהיה לצייר באופן תיאורטי זרם אינסופי, ולכן מעגלים קצרים הם מסוכנים עם מקורות מתח אמיתיים.

לעומת זאת, מקור מודרני נוכחי לא יספק אנרגיה למעגל קצר ולגישה לאנרגיה אינסופית ולמתח כפי שהעומס מתקרב לאינסוף (עיגול פתוח) כדי להשאיר אספקה נוכחית פתוחה-מכוונת היא אותו דבר כמו להשאיר אספקת מתח קצרת אספקת מתח קצרת-הנפש.

יחסים כפולים

מקור נוכחי הוא הדואל של מקור מתח. הדואליות הזו פירושה כי תכונות רבות של מקורות מתח יש תכונות מנוגדות המקבילות במקורות הנוכחיים.הבנת הדואליות הזו מסייעת למהנדסים להבין במהירות את ההתנהגות של שני סוגי המקור ולהמיר בין ייצוגים מעגליים מקבילים.

מקורות נוכחיים ווולפלקס

מקורות נוכחיים ומתח יכולים להיות מסווגים לסוגים שונים המבוססים על תכונות התלות וההתנהגות שלהם.

מקורות עצמאיים לעומת מקורות תלויים

מקור נוכחי עצמאי (או הכיור) מספק זרם קבוע.מקור תלוי מספק זרם אשר פרופורציה למתח אחר או זרם במעגל.סיווג זה חל באותה מידה על מקורות מתח.

אם המתח מעבר למקור מתח אידיאלי ניתן לציין באופן עצמאי מכל משתנה אחר במעגל, זה נקרא מקור מתח עצמאי. ולהיפך, אם המתח מעבר למקור מתח אידיאלי נקבע על ידי מתח אחר או זרם במעגל, הוא נקרא מקור מתח תלוי או מבוקר.

סוגים של מקורות נוכחיים תלויים

מקורות עדכניים יותר מסווגים על בסיס מה שולט בתפוקה שלהם:

• (FLT:0)Voltage Controlled Current Source (VCCS03):FLT:1 כאשר זרם Output של המקור הנוכחי נשלט על ידי מתנה וולטאג בחלק מהענף השני, אז זה ידוע בשם וולטאז' שולט במקור הנוכחי.
• (FLT:0Current Controlled Current Source (CCCS): ⁇ FLT:1 כאשר זרם ה- Output של המקור הנוכחי נשלט על ידי ההווה הנוכחי בחלק מהזרוע השנייה, אז הוא ידוע כמקור הנוכחי מבוקר.

סיווגים דומים קיימים למקורות מתח, כולל מקורות מתח מבוקרים במתח (VCVS) ומקורות מתח מבוקרים הנוכחיים (CCVS).

DC ו-AC מקורות

אנו מתייחסים למקור מתח קבוע, לא זמן קבוע, כמו "מתח נוכחי" וזמן משתנה כמקור מתח "מתח עסקי" ו"מתח C" פירושו פשוטו כמשמעו "מתח זרם ישיר" ו"מחדש המתח הנוכחי" שהם חסרי משמעות מבחינה דקדוקית; התנאים משמשים בשל העובדה כי מתח מתמידים מייצרים DCs בזמן משתנה בין ערכים חיוביים לערכים שליליים עכשוויים.

שני מתח ומקורות נוכחיים יכולים לספק זרם ישיר (DC) או לשנות את הנוכחי (AC), בהתאם לדרישות היישום. מקורות DC לשמור על קוטביות מתמדת, בעוד מקורות AC הופכים באופן זמני לקוטב.

Thévenin ו-Norton Equivalent Circuits

אחד המושגים החזקים ביותר בניתוח מעגלי הוא היכולת להמיר בין מקור מתח לבין ייצוגי המקור הנוכחיים באמצעות Thévenin ו-Norton מקבילים מעגלים.

להבין את ה-Thévenin's Theorem

משפטו של ת'ובן קובע כי כל מעגל ליניארי המכיל מספר מקורות מתח ומתנגדים יכול להיות פשט עבור ניתוח הנוכחי / מתח על ידי מעגל Thévenin-equivalent עם מקור מתח יחיד והתנגדות המחוברת בסדרה עם עומס.המשפט הזה מאפשר מעגלים מורכבים להיות מופחת למקור מתח פשוט עם התנגדות סדרה.

מקורות אמיתיים, אם כן, הם פשוט מקורות אידיאליים עם התנגדות לא אפס, כך שהם יכולים להיות מיוצגים כמקור אידיאלי בסדרה עם התנגדות.תצורה זו ידועה גם כמקור Thévenin, בשם על שם מהנדס שפיתח תאוריה של צמצום רשת.

הבנתם של נורטון

המשפט של נורטון מספק את הייצוג הכפול להמשפט של ת'ובן.המשפט של נורטון הוא אותו דבר מלבד שהמקור למתח והתנגדות הסדרה מוחלפים ממקור נוכחי והתנגדות מקבילה.זה מאפשר לכל מעגל ליניארי להיות מיוצג כמקור נוכחי עם התנגדות מקבילה.

לפעמים קל יותר לראות מקור נוכחי כמקור מתח ולהיפך באמצעות המשפט של נורטון ותיבן. גמישות זו בייצוג היא בלתי-סבירה לניתוח מעגלים ועיצוב.

בין Thévenin ו-Norton Equivalents

ההליך לחישוב ההתנגדות המקבילה של ה-Thevenin זהה לזה עבור חישוב ההתנגדות המקבילה של Norton. מכיוון שההליכים זהים, ההתנגדות של ה-Thevenin ו-Norton עבור כל מעגל חייב להיות שווה.

ההמרה בין תובן ו Norton מקבילות היא יחסים פשוטים:

• (ב) ויקרא י"ד:2 ויקרא:2 ויקרא י"ד):
• (ב) ,0) ,Voltage to Current:FLT:1 The Norton הנוכחי שווה למתח הארסוני המחולקים על ידי ההתנגדות של ה-Thevenin Resistance
• (ב) ויקרא י"ד: ויקרא י"ד:2 ויקרא י"ד): "וְאֶבְהִיאוּדְהִיתִיא:5 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

טרנספורמציה מקור מאפשרת המרה בין צורות שוות ערך של מקורות: מקור מתח בסדרה עם התנגדות יכול להיות מומר למקור נוכחי במקביל לאותו התנגדות, ולהיפך. זה משתנה, בהתבסס על שוויון בין ת'ובן-נורטון, מבטיח כי התנהגות המעגל החיצוני נותרה ללא שינוי.

מקורות וולטאז

מקורות וולטאז הם בכל מקום במערכות חשמל ואלקטרוניקה, לשמש כבסיס לעוצמה של אינספור מכשירים ועיגולים.

כוח ספוג ותיאטרון

הדוגמה של מקורות מתח היא סוללות ומשנה.בטרי הם אולי מקורות המתח המוכרים ביותר, מתן אנרגיה חשמלית ניידת למכשירים החל מסמארטפונים ועד כלי רכב חשמליים. סוללה 1.5V AA הוא לעתים קרובות מודל כמו מקור מתח אידיאלי, כלומר זה יכול, תיאורטית, לספק זרם אינסופי, לכל הזמנים, כמובן, סוללות אמיתיות יש מגבלות הן יכולות נוכחיות והן לאחסון אנרגיה.

אספקת חשמל להמיר את החשמל הראשי של AC כדי להסדיר את מתחי DC למכשירים אלקטרוניים.אספקת החשמל הזו מיועדת לשמור על מתחי פלט יציבים למרות וריאציות במתח קלט או לטעון זרם, מה שהופך אותם מקורות מתח מעשי עבור ציוד אלקטרוני רגיש.

« « « « פשטות

הרגולטורים של וולטאז הם מעגלים מיוחדים שנועדו לשמור על רמות מתח קבועות למרות שינויים במתח הנוכחי או הקלט.הם מרכיבים חיוניים כמעט בכל המכשירים האלקטרוניים, להבטיח כי מעגלים משולבים ורכיבים אחרים מקבלים רמות מתח יציבות, מתאימות לפעולה נאותה.

הרגולטורים של מתח קואר והחלפת הרגולטורים מתח משרתים מטרה זו, עם מעבר רגולטורים המציע יעילות גבוהה יותר בעלות של מורכבות מוגברת ודור רעש פוטנציאלי.

מקורות אותות ומגנרטורים פונקציונליים

בבדיקות וביישומים למדידה, מקורות מתח לקחת את הטופס של גנרטורים אותות ותפקוד.מכשירים אלה מייצרים גלימות מתח מדויקים עבור מעגלים בדיקה, ציוד קליטה, וביצוע מחקר.הם יכולים ליצור מתחים DC, גלים חטאים, גלים רבועים, משולשים, גלי גלות שרירותיים במידת הצורך.

תגיות Voltages

שני אספקת החשמל והפניות של מתח הם מקורות מתח, אך ברמות שונות וסדרי עדיפויות.ספק כוח עשוי לספק בכל מקום מכמה תנומות למאות תנודתיות בזרםים החל מכמה מאות מ"מ ועד למקרים רבים.התייחסויות וולטאז', מצד שני, עדיפות ליציבות ודיוק על יכולת המשלוח הנוכחית, מתן התייחסות מדויקת מאוד לממיר אנלוגי-ל-דיגיטלי, מערכות מדידה, דיוק.

יישומים של מקורות נוכחיים

בעוד פחות מוכר מקורות מתח, מקורות נוכחיים ממלאים תפקידים קריטיים ביישומים אלקטרוניים רבים שבהם שליטה נוכחית מדויקת היא חיונית.

נהגי LED ו תאורה

נוריות מונעות לעתים קרובות על ידי מקורות נוכחיים.כפי שהוזכר לעיל, אחד, שניים או כמה נוריות ניתן לחוט בסדרה, וההווה לא ישתנה.זה חיוני כי בהירות LED וצבע קשורים ישירות לזרם הזורם דרכם, לא המתח שמסביבם.

כאשר החלים נוריות לבנות עבור תצוגה תאורה אחורית או יישומים תאורה אחרים, יש שתי סיבות לנהוג אותם עם זרם קבוע: כדי למנוע הפרה של דירוג מקסימלי מוחלט ושילוב האמינות. כדי להשיג אינטנסיביות צפויה והתאמה ו chromaticity מכל LED. נהיגה LEDs עם מקורות מתח יכול לגרום הבדלים משמעותיים בהירות וצבע עקב סובלנות בייצור LED קדימה מתח.

Transistor Biasing

הם משמשים לעתים קרובות במקום התנגדות הומית מעגלים משולבים אנלוגיים (למשל, מגבר שונה) כדי ליצור זרם תלוי מעט על המתח על פני העומס. מקורות נוכחיים מספקים הטיה יציבה עבור טרנזירים, להבטיח שהם פועלים באזורים הרצויים שלהם ללא קשר לריאציות בפרמטרים transistor או טמפרטורה.

החלק הפלט של המראה הנוכחי הפשוט הוא דוגמה למקור הנוכחי בשימוש נרחב במעגלים משולבים. מראות נוכחיים הם אבני בניין בסיסיות בעיצוב מעגלים משולב אנלוגי, המספקים הטיה נוכחי מדויק עומסים פעילים עבור שלבים מגבר.

מדד תעשייתי ובקרה

מעגלי מקור נוכחית משמשת באופן נרחב במערכות בקרה תעשייתיות.הווה, ולא מתח, משמש להעברת מדידות אנלוגיות על פני מרחקים ארוכים.התעברות הנוכחית יש יתרונות של אותות מתח יתר על המידה.הזרם אינו מושפע מההתנגדות הנוספת של חיפוש ארוך.בנוסף, אותות נוכחיים פחות מתאימים להיות מושפע מרעש חשמלי או הפרעה אלקטרומגנטית (EMI).

ביישומים תעשייתיים, אות אפס גבוה עם טווח נוכחי של 4 עד 20 mA DC משמש בדרך כלל.הסימן הגבוה אפס פירושו כי 4 mA מייצג את הקצה הנמוך (בדרך כלל אפס) של הטווח.הקצה הגבוה, המלא של הטווח הנוכחי הוא 20 mA. זה 4-20 מ'A תקן מאפשר זיהוי קל של הפסקות חוט (0A) ומספק חיים-אפס המבדל בין מערכת מדידה אפסית ואפס.

חיישן Exציטוט

וולטאז ומקורות נוכחיים משמשים נרחב כדי להרגשת חיישנים, לקבוע נקודות הפעלה ועוד.חיישנים רבים, במיוחד חיישנים מנוגדים כמו המrmistors ומדנים, ליהנות מציטוט המקור הנוכחי כי הוא מספק יותר יציב ועתיק בהשוואה לציטוט מתח.

בדיקות ואפיון

מקורות נוכחיים משמשים נרחב עבור הניסוי ובדיקה.כאשר נדרש לבדוק מוצר בתנאים מסוימים, מקורות נוכחיים הופכים שימושיים ככל שנוכל להתאים את טווח הנוכחי בו ולבדוק כיצד מכשירים כמו מדחום עובדים.

יישומים אלקטרו-כימיים ואלקטרו-כימיקליים

ביישומים מעשיים כמו אלקטרו-פלינג, זה הופך הכרחי לשימוש ממקור קבוע הנוכחי.זה נעשה כדי להבטיח שהשכבה מופקדת היא אחידה ואיכות גבוהה ללא אי עקביות עקב תנודות הנוכחיות.תהליכים אלקטרוכימיים דורשים לעתים קרובות שליטה נוכחית מדויקת כדי להשיג תוצאות הרצויות בשפע, תכונות חומריות ויעילות תהליכים.

המונחים:

הבנת כיצד לבנות מקורות זרם ומתח מעשי חיוני עבור מעצבים ומהנדסים מעגליים.

מקורות מעשיים

ישנן דרכים רבות לעשות זאת, אבל הנפוץ ביותר הוא להשתמש בהתייחסות מתח (דיודה בסיסית, זנר קבורה, אגד, או אחר) ולאחר מכן להגביר את מתח הפלט ואת הזרם לרמות הדרושות באמצעות מנוע פלט דגימה. גישה זו משלבת את היציבות של התייחסות מתח מדויק עם יכולת הנהיגה הנוכחית של מגבר תפעולי.

הרגולטורים וולטאג כמו LM317 ו LM7805 סדרה מספקים פתרונות פשוטים ומשולבים ליצירת מקורות מתח יציבים ממתחים גבוהים יותר, לא רשומים.מכשירים אלה משלבים מתחים התייחסות פנימיים, מגברי שגיאות, ומעבירים טרנזירים כדי לשמור על מתח תפוקה קבוע.

בניית מקורות מעשיים

המקור הנוכחי הפשוט ביותר ניתן לבנות באמצעות מקור מתח ומתנגד.המקור הפשוט ביותר שאינו אידאלי מכיל מקור מתח בסדרה עם התנגדות.כמות הנוכחי הזמין ממקור כזה ניתנת על ידי היחס של המתח מעבר למקור המתח אל ההתנגדות של ההתנגדות של התנגדות (חוק הואם; I=V/R).

מקורות עדכניים יותר משתמשים במגברים תפעוליים וטרנסיסטורים כדי להשיג ביצועים טובים יותר.מקור המתח קלט, ההתנגדות, ו- -E-amp מהווה מקור נוכחי "אידאלי" בעל ערך, IOUT=VIN/R. מקורות אלה פעילים כיום יכולים לספק פלט יציב הרבה יותר בתנאי עומס משתנים.

ניתן לעשות JFET כדי לפעול כמקור נוכחי על ידי צמיגים שערו למקורו.הזרם הנוכחי זורם הוא מזהה של FET. תצורה זו פשוטה שני טווח הנוכחי הוא שימושי עבור יישומים נמוכים-הווה והוא זמין כמו רכיבים ארוזים הנקראים דיאודות הרגולטור הנוכחי.

מדידה ואופי

מדידה נכונה ואפיון מתח ומקורות נוכחיים חיוני להבנת התנהגותם ולהבטיח שהם עומדים במפרט עיצוב.

המונחים: Internal Resistance

עבור מקורות מתח, הערך של המקור האידיאלי הפנימי, VT, הוא המתח שיימדד בפלט, vout, אם זרם לא זורם דרך המעגל, כלומר, אם המקור מחובר למעגל פתוח. מסיבה זו, VT שווה ערך ל"מתח פתוח-כייר," לא נמוג.

ההתנגדות הפנימית שווה למתח הפתוח-הכיור (voc) המחולקים על ידי זרם קצר-הכי (isc) עם זאת, שיטה זו צריכה לשמש בזהירות עם מקורות אמיתיים כדי למנוע נזק מזרם קצר-כיור.

בפועל, ההתנגדות הפנימית של סוללה תלויה בגודל שלה, מצב של מטען, תכונות כימיות, גיל, טמפרטורה, ואת זרם השחרור.יש לו מרכיב אלקטרוני בשל התנגדות של חומרים רכיב רכיב ורכיב Ionic עקב גורמים אלקטרוכימיים כגון מוליכות אלקטרוליטית, ניידות יון, מהירות התגובה אלקטרוכימית משטח אלקטרו-כימיקלי.

תקנות טעינה ותקנות קו

רגולציה עומס מודדת כיצד מקור מתח שומר על מתח התפוקה שלה כמו שינויים נוכחיים עומס. מקורות מתח טוב להראות שינוי מתח מינימלי בטווח הנוכחי העומס שצוין שלהם.

עבור מקורות נוכחיים, תקנות התפוקה מודדות כיצד המקור שומר על זרם קבוע כמו התנגדות עומס או שינויים מתח.המפרט מתח תאימות מגדיר את טווח המתח המקסימלי שעליו המקור הנוכחי יכול לשמור על הרגולציה.

שיקולים עיצוביים ועיסוקים טובים

בחירת ויישום סוג המקור המתאים דורש שיקול זהיר של דרישות יישום ומגבלות מעגלים.

בחירה בין וולטאג' לבין מקורות נוכחיים

אם אתה עושה ניתוח יד, תקבל הבנה אינטואיטיבית טובה יותר של המעגל אם אתה משתמש אחד המתאים ביותר עבור העומס המצורף למעגל.לדוגמה, אם המעגל המקורי מחובר עומס התנגדות גדול, אז המעגל המקביל של ה-Vvenin צריך לשמש לניתוח.אם המעגל המקורי מחובר עומס התנגדות קטן, אז המעגל המקביל של Norton ייתן הבנה אינטואיטיבית טובה יותר של המעגל.

הבחירה בין מתח וייצוג מקור נוכחי לעתים קרובות תלויה במאפיינים העומס ואת שיטת הניתוח בשימוש.עומסים עתירי גבוה מתאימים באופן טבעי לניתוח מקור מתח, בעוד עומסים נמוכים יותר עובדים טוב עם מודלים קוד נוכחי.

העברה ויציבות

העברת כוח בין מקור מתח לבין עומס היא היעילה ביותר כאשר ההתנגדות של העומס מתאים ההתנגדות הפנימית של מקור המתח.זה משפט העברת כוח מקסימלי הוא היסוד להבנת אינטראקציות של עומס מקור, אם כי יעילות מקסימלית מתרחשת כאשר התנגדות העומס היא הרבה יותר גדולה מאשר התנגדות מקור.

עבור מקורות מתח, צמצום ההתנגדות הפנימית משפר את היעילות ואת רגולציה המתח.למקורות הנוכחיים, למקסם את ההתנגדות הפנימית (עם מגבלות מעשיות) משפר את הרגולציה הנוכחית ומפחית את הרגישות לטעון וריאציות.

רגישות ושיקולי טמפרטורה

הטמפרטורה משפיעה הן על מתח והן על מקורות נוכחיים.התנגדות פנימית תלויה בטמפרטורה; לדוגמה, אנרגיה חדשה E91 AA alkaline סוללה ראשונית טיפות מ 0.9 ⁇ ב -40 מעלות צלזיוס, כאשר הטמפרטורה הנמוכה מפחיתה את הניידות של יון, ל 0.15 ⁇ בטמפרטורת החדר בערך 0.1 ⁇ ב 40 מעלות צלזיוס.

מעצבים מעגליים חייבים לקחת בחשבון את הריאציות הטמפרטורה במאפיינים של מקור, במיוחד באפליקציות דיוק או בתנאים סביבתיים קיצוניים.טכניקות פיצוי טמפרטורה, כגון שימוש בהפניות לוח טמפרטורה או מעגלי פיצוי פעילים, יכול להפחית את ההשפעות הללו.

נושאים מתקדמים ושיקולים מיוחדים

מקורות תלויים בניתוח המעגל

מקורות תלויים מוסיפים מורכבות לניתוח מעגלים אך הם חיוניים למודל מכשירים פעילים כמו טרנזיסטורים ומגברי תפעול.דוגמה למקור זרם תלוי היא transistor דו קוטבי המופעל באזור פעיל.הזרם תלוי בהווה במקום אחר במעגל ולכן סמל היהלום משמש.

כאשר ניתוח מעגלים עם מקורות תלויים, טיפול מיוחד חייב להיות נלקח כדי לשמר את מערכות היחסים המשתנה בשליטה במהלך שינויים מקור ושינויים מעגליים מקבילים.

תאימות ומגבלות נוכחיות

מקורות אמיתיים יש מגבלות מתח מעבר לאותן הם אינם יכולים לשמור על זרם קבוע. בדומה לכך, מקורות מתח אמיתיים יש מגבלות הנוכחיות מעבר לכך שהם לא יכולים לשמור על מתח קבוע.הבנת הגבולות הללו חיונית לתכנון מעגלים תקין ולהימנע מנזקי מקור או תקלה במעגל.

רעש ושיקולים

מקורות מעשיים מייצרים רעש, במקרה של החלפת ציוד חשמל, מתח קרוע או נוכחי. נמוך יישומים דורשים בחירה קוד זהיר ולעתים קרובות ליהנות מרמות סינון או תקנה נוספות.הסחר בין יעילות, רעש, גודל, ועלויות חייב להיות מאוזנת בקפידה בעיצוב מקור.

סדרות וחיבורי קוד מקבילים

מקורות נוכחיים אינם רשאים להיות מחוברים יחד בסדרה, או מאותו ערך או ערכים שונים.כאן בדוגמה זו, שני מקורות נוכחיים של 5 אמפרים שכל אחד מהם מחובר יחד בסדרה, אבל מה הערך הנוכחי המתקבל הוא שווה למקור אחד של 5 amps, או שווה לתוספת של שני המקורות, כלומר 10 amps.

מקורות וולטאז יכולים להיות מחוברים בסדרה כדי להוסיף מתחים או במקביל (עם זהירות) אם יש להם מתחים זהים. מקורות נוכחיים יכולים להיות מחוברים במקביל להוספת זרמים, אך לא צריך להיות מחובר בסדרה.

דוגמאות אמיתיות בעולם ו Case Studies

תאים סולאריים כמקורות הנוכחיים

תאים סולאריים מייצגים מקרה מעניין שבו המכשיר מתנהג באופן טבעי יותר כמו מקור נוכחי מאשר מקור מתח. photocurrent שנוצר על ידי תא סולארי הוא קבוע יחסית על טווח מתח רחב, מה שהופך את המודל הנוכחי מתאים יותר עבור ניתוחים מסוימים.עם זאת, עבור מיצוי חשמל מקסימלי, תאים סולאריים מופעלים לעתים קרובות ליד נקודת הכוח המקסימלית שלהם, שבו שני מתח ונוכחים הם חשובים.

אודיו Amplifiers ו- Speaker

מגברי אודיו פועלים בדרך כלל כמקורי מתח עם תנופה נמוכה של פלט, ומאפשר להם לשמור על מתח עקבי על עומסי רמקולים למרות עכבות משתנות עם תדירות.הגורם החמצן של מגבר, המשפיע על שליטה ברמקול, קשור ישירות ליחס של רמקול למניעה מגבר.

מערכות מדידה

מערכות מדידה גבוהה של משקל משתמשות לעיתים קרובות הן במתח והן ממקורות נוכחיים.לדוגמה, רב-מטר דיגיטלי מדויק עשוי להשתמש במקור הנוכחי למדידת התנגדות (באמצעות מדידה של המתח שפותח על פני התנגדות לא ידועה עם הזרם הידוע) או מקור מתח עם התנגדות סדרה ידועה למדוד נוכחית (על ידי מדידה ירידה מתח לאורך ההתנגדות הידועה).

תפיסות מוטעות נפוצות ומלכודות

אידיאלי לעומת מקורות אמיתיים

תפיסה שגויה נפוצה היא טיפול במקורות אמיתיים כאידיאל במצבים שבהם ההתנגדות הפנימית משפיעה באופן משמעותי על התנהגות המעגלית, בעוד שמודלים אידיאליים של מקור מפשטים ניתוח, מהנדסים חייבים לזהות כאשר מגבלות העולם האמיתי הופכות חשובות ומתאימים את המודלים שלהם בהתאם.

המונחים: growth Limitations

מקורות אידיאליים ללא התנגדות סופית אינם יכולים להשתנות.הטרנספורמציה של מקור דורשת התנגדות בסדרה (למקורות מתח) או מקבילה (למקורות הנוכחיים) בניסיון להפוך מקור אידיאלי מבלי להתחשב במגבלה זו מובילה לניתוח שגיאות.

המונחים: Intuition

מקורות נוכחיים קשים לתפוס כי אנו חושבים באופן אינטואיטיבי על זרם כאפקט של מתח: מתח דוחף זרם דרך מעגל.פיתוח אינטואיציה נאותה על מקורות הנוכחיים דורש הבנה כי הם מתאימים באופן פעיל את המתח שלהם כדי לשמור על זרם קבוע, אשר מנוגד לחוויית היומיום שלנו עם מקורות מתח כמו סוללות.

מגמות עתידיות וטכנולוגיות מתפתחות

ככל שמערכות אלקטרוניות הופכות ליותר מתוחכמות ויעילות באנרגיה, התפקיד של שני המתח והמקורות הנוכחיים ממשיך להתפתח.ניהול כוח דיגיטלי, אספקת חשמל מתאימה ותקנה נוכחית אינטליגנטית הופכת להיות חשובה יותר ויותר באלקטרוניקה המודרנית.

מוליכים למחצה רחב פסגה כמו רייום nitride (GaN) ו סיליקון carbide (SiC) מאפשרים המרה יעילה יותר כוח, ומאפשר מתח ומקורות הנוכחיים להשיג ביצועים טובים יותר עם גודל קטן יותר והפסדים נמוכים יותר.

באלקטרוניקה מדויקת, שיפורים בהפניות מתח ומקורות נוכחיים ממשיכים לדחוף את גבולות הדיוק והיציבות המדידה.תקני מתח קוונטיים ותקני מתח יוססון עמידים מייצגים את קצה טכנולוגיית מקור המתח המדויק.

מסקנה

הבנת ההבדלים הבסיסיים בין מקורות נוכחיים למקורות מתח חיוני לכל מי שעובד עם מעגלים חשמליים ואלקטרוניים. בעוד מקורות מתח לשמור על מתח קבוע ומאפשרים לזרם להשתנות עם עומס, מקורות נוכחיים לשמור על מתח קבוע ומתאימים הדרושים. התנהגויות משלימים אלה להפוך כל סוג מקור מתאים יישומים וגישות ניתוח שונות.

מקורות וולטאז, עם אפס התנגדות פנימית בצורת אידיאלית והתנגדות סדרה ביישום מעשי, הם מקורות הכוח הנפוצים ביותר שאנו נתקלים בהם.הם מצטיינים בכוח עומסי ריכוז גבוהים והם מתאימים באופן טבעי לרוב היישומים האלקטרוניים.מקורות הנוכחיים, עם ההתנגדות הפנימית האינסופית שלהם בצורה אידיאלית והתנגדות מקבילה ביישום מעשי, לספק שליטה נוכחית מדויקת חיונית עבור נהיגה LED, חיזור, הטיה transistoring, מערכות תעשייתיות ומדידה.

הדואליות בין מתח למקורות הנוכחיים, המתפשטת דרך מעגליות המקבילים של תובן ו Norton, מספקת כלים חזקים לניתוח מעגלים וסימולציה.הבנת כיצד להמיר בין הייצוגים הללו ומתי להשתמש בכל גישה משפרת את יכולת אנליטית והן את האינטואיציה עיצוב המעגלית.

בין אם עיצוב ציוד חשמל, ניתוח מעגלים מורכבים, או פתרון בעיות של מערכות אלקטרוניות, תפיסה מוצקה של מתח ומאפיינים של מקור נוכחי, התנהגויות, יישומים נשאר בסיסי לאימון הנדסי חשמלי. as טכנולוגיה מתקדמת, מושגים בסיסיים אלה ממשיכים לטעון חידושים באלקטרוניקה כוח, מדידה מדויקת ועיצוב מעגלים.

לצורך חיפוש נוסף של יסודות מעגלים חשמליים, לשקול מקורות ביקור כגון FLT:0 (All About CirclesuaFLT:1 עבור הדרכות מקיפים ו-FLT:2Analog מכשירים טכניים ArticlesFLT:3 עבור הדרכה ספציפית יישומים על יישום מתח ומקורות נוכחיים בעיצובים בעולם האמיתי.