¿Hay una fuente de alimentación constante?

Una fuente de voltaje es un dispositivo que produce voltaje constante, pero permite que el amperaje y la potencia varíen, de acuerdo con las leyes de la electricidad. Una fuente de corriente es un dispositivo que produce corriente constante, permitiendo que el voltaje y la potencia varíen.

¿Existe una fuente de alimentación constante, es decir, un dispositivo cuya potencia de salida nunca varía? No importa la naturaleza de lo que está conectado, su voltaje y amperaje se ajustarían para proporcionar energía constante. (Su comportamiento sería indefinido para circuitos abiertos y rotos).

Sí, es muy fácil construir una fuente de alimentación constante.

Tome, por ejemplo, un convertidor de impulso de modo de conmutación ordinario.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Supongamos que está funcionando en modo discontinuo y no tiene rectificación síncrona (es decir, solo un diodo). Si el interruptor funciona con un ciclo de trabajo fijo (es decir, sin retroalimentación), coloca una cantidad fija de energía en el inductor cada vez que se cierra. La cantidad de energía depende solo del voltaje de entrada, la inductancia y el tiempo de encendido. Esa energía se vierte en la carga cuando se abre el interruptor.

Energía constante por ciclo × número constante de ciclos por segundo = energía constante por segundo = potencia constante.

Independientemente de la resistencia de la carga, los niveles de voltaje y corriente se ajustarán para que coincidan con ese valor de potencia.

En términos de límites prácticos, si la salida de este suministro se acorta, la corriente estará limitada por la resistencia de los componentes internos (el inductor y el diodo). Si la salida se deja abierta, el voltaje estará limitado por la capacitancia distribuida de los componentes: el inductor "sonará" con algo de alto voltaje a la frecuencia de auto-resonancia.

Sí, pero más practicamente, estos dispositivos se llaman cargas electrónicas. Se pueden configurar para extraer una corriente constante o una POTENCIA constante de una fuente de alimentación. Son útiles para pruebas de suministro de energía, pruebas de batería y pruebas solares.

Las fuentes de alimentación constantes son menos comunes, pero una aplicación práctica es mantener una pantalla LCD que se usa en el exterior en el frío suficiente para que las imágenes en movimiento no se manchen. El elemento calefactor de la pantalla LCD es una lámina delgada de material translúcido llamado óxido de estaño y indio. O puede haber un cable delgado en la pantalla LCD. En cualquier caso, la resistencia del calentador varía considerablemente con la temperatura. Si alimentaste el calentador con una corriente constante o un voltaje constante, la potencia sería una función importante de la temperatura ambiente.

Sin embargo, deseamos tener una potencia relativamente constante, por lo que se utiliza una fuente de alimentación constante.

Un verdadero suministro de "potencia constante" generaría una corriente infinita en un corto y produciría voltaje infinito a través de un circuito abierto; en la práctica, cualquier suministro tendrá un límite en el voltaje y la corriente que producirá, independientemente de la potencia de salida.

Entre esos límites, muchas fuentes de conmutación en el rango de 60 vatios se comportarán de hecho de manera muy similar a las fuentes de alimentación constante cuando la corriente sea lo suficientemente alta como para que a plena tensión necesiten producir más potencia de la que son capaces, pero lo suficientemente baja. no activar un circuito limitador de corriente. Por lo que puedo decir, es común que una familia de suministros de diferentes voltajes tenga la misma corriente máxima y difiera solo en el voltaje máximo que producirán. Si se hace un gráfico de registro-registro de las curvas de voltaje-corriente de salida, los suministros en una familia compartirán la misma línea diagonal para la potencia de salida, y compartirán la misma línea vertical para la corriente máxima; La única diferencia será la altura de una línea horizontal que limita el voltaje máximo.

Tenga en cuenta que uno debe verificar las hojas de datos de cualquier suministro que desee utilizar de tal manera, para asegurarse de que uno tenga claro qué aspectos de la operación se especifican o no.

¿Hay una fuente de energía constante?

Sí, esto es posible de hacer. De hecho, lo hice una vez hace muchos años como demostración. El voltaje y la corriente se pueden medir y controlar directamente con electrónica analógica, por lo que la respuesta puede ser buena. No hay una buena manera de controlar directamente el poder, ni medir el poder.

La potencia es el producto del voltaje y la corriente, por lo que una forma es medir esos dos, luego realizar una multiplicación para obtener una señal proporcional a la potencia. Esto es difícil en la electrónica analógica. Cuando hice esto hace mucho tiempo, usé un procesador digital para calcular la potencia a partir del voltaje y la corriente medidos, luego pellizqué la salida hacia arriba y hacia abajo en consecuencia. Esto fue hace mucho tiempo y estaba usando una computadora de escritorio sobre una interfaz IEEE-488 para controlar la electrónica. Hizo alrededor de 10 iteraciones de bucle por segundo, lo cual fue suficiente para demostrar lo que quería demostrar.

Hoy en día, las fuentes de alimentación conmutadas son controladas rutinariamente por pequeños procesadores integrados que miden el voltaje y, a veces, actualizan cada impulso de conmutación. Las multiplicaciones digitales pueden ser tan cortas como ciclos individuales, por lo que hacer un control de potencia de circuito cerrado es mucho más factible hoy en día. Sin embargo, hay muy poco uso para esto. He diseñado un montón de fuentes de alimentación conmutadas de voltaje constante y algunas fuentes de alimentación conmutadas de corriente constante, pero nunca una fuente de alimentación constante. Eso no se debe a que hoy no se pueda hacer razonablemente, sino porque no he encontrado un uso para uno.

es decir, un dispositivo cuya salida nunca varía?

Esta es una pregunta sin sentido. ¿Qué salida ? ¿Voltaje? ¿Actual? ¿Poder? ¿Algo más? Hacemos ingeniería aquí, no agitando las manos.

También parece haber cierta confusión sobre lo que una fuente de alimentación puede y no puede controlar. Piense incluso en el caso simple donde la carga (lo que está conectado a la fuente de alimentación más allá del control de la fuente) puede ser cualquier resistencia. El voltaje, la corriente y la resistencia están relacionados por la ley de Ohm:

    Corriente = voltaje / resistencia

o en unidades comunes:

    A = V / Ω

Observe cómo solo hay dos grados de libertad en esta relación. Si define cualquiera de los dos, no queda otra opción sobre el tercero. Dado que la carga siempre obtiene un grado de libertad, la fuente de alimentación solo obtiene un grado de libertad también.

Puede reorganizar esto de varias maneras. Para un suministro de voltaje constante, el suministro elige el voltaje, la carga elige la resistencia y la corriente sale a lo que sale. O bien, la carga elige la corriente y la resistencia aparente vista por el suministro sale a lo que sale.

La potencia es el voltaje por la corriente. Con esto y la ley de Ohms, puede obtener:

    Potencia = Voltaje ² / Resistencia

De nuevo, solo dos grados de libertad. Si la fuente de alimentación regula la potencia y la carga elige la resistencia, entonces el voltaje sale a lo que sale.

No puedes engañar a la física básica.

Una fuente de voltaje es bastante fácil, excepto cuando piensa en cortocircuitos: se toma corriente infinita y, por esta razón, las fuentes de voltaje, en el sentido más estricto, no existen.

Las fuentes de corriente tienen el mismo problema en un circuito abierto: ¿cómo se puede bombear corriente al espacio sin que la fuente de corriente ejerza voltajes infinitos para forzar una corriente constante?

Las fuentes de energía provienen de fuentes de voltaje y corriente y pueden existir en papel, pero, al igual que las fuentes de corriente y voltaje reales, no coinciden con las expectativas teóricas.

Un convertidor de voltaje de retorno con frecuencia de oscilación fija y ciclo de trabajo fijo producirá energía constante siempre que la carga no varíe demasiado rápido.

Cuando la carga varía con el tiempo, el filtro de salida evita que el convertidor ajuste la potencia suministrada rápidamente, lo que puede o no ser un problema en su caso.

Hay fuentes de alimentación disponibles comercialmente que tienen un modo de alimentación constante. Un ejemplo es la serie Sorensen SG.

Hay otra forma de producir una fuente de energía constante aproximada, que es útil si su carga cambia con la temperatura. Si coloca una resistencia en serie del mismo valor que la carga, la potencia se iguala. Una forma de verlo es que si la resistencia en serie es cero, entonces la carga es impulsada por un voltaje constante. Si la resistencia en serie es infinita, la carga es impulsada por una corriente constante. dP / dR = 0 cuando Rs = Rl. Por supuesto, esta no es una forma ecológica de hacerlo. Roger Williamson

Otro uso para una fuente de energía constante de baja potencia podría ser medir el flujo de gas con un solo cable de nicromo. Empuje potencia constante a través del cable; se genera una cantidad constante de calor, el cable se calienta y la resistencia del cable aumenta. Puede calcular la resistencia del cable a partir del voltaje / corriente y, por lo tanto, puede conocer la temperatura del cable. En gas sin gas, la ganancia de temperatura por encima del ambiente puede determinarse de esta manera.

el gas que pasa por el cable elimina el calor del cable a una velocidad mayor que a velocidad cero, y la cantidad de pérdida de calor es proporcional a la velocidad del gas.

Prácticas fuentes de alimentación constantes de VA. ¿Qué pasa con los soldadores de alta gama? Por lo general, los soldadores son Constante I (barra) o Constante V (mig). Los soldadores de alta gama le permiten ajustar la pendiente VA. No son perfectos, pero permiten un rango de ajuste en algún lugar entre la constante I y la constante V. Con una pendiente negativa de VA, la entrada de potencia al grupo de soldadura es independiente de la longitud del arco y el operador solo tiene que controlar la velocidad de soldadura, lo que hace su trabajo más fácil.