منبع برق: ایده آل و واقعی

2024 نویسنده: Trinity Chesterton | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-02 00:31

منبع جریان (IT) را می توان به عنوان یک وسیله الکترونیکی در نظر گرفت که جریان الکتریکی را به یک مدار خارجی، مستقل از ولتاژ روی عناصر مدار و خود، تامین می کند.

یک ویژگی متمایز IT مقاومت داخلی بزرگ (بی‌نهایت بزرگ) R_{ext است. چرا؟}

بیایید تصور کنیم که می خواهیم 100٪ برق را از منبع تغذیه به بار منتقل کنیم. این انتقال انرژی است.

برای رساندن توان 100% از منبع به بار، لازم است مقاومت در مدار توزیع شود تا بار این توان را دریافت کند. این فرآیند تقسیم فعلی نامیده می شود.

جریان همیشه کوتاه ترین مسیر را طی می کند و مسیری را با کمترین مقاومت انتخاب می کند. بنابراین، در مورد ما، باید منبع و بارگذاری را به گونه ای سازماندهی کنیم که مقاومت اولی بسیار بالاتر از دومی باشد.

این برای اطمینان از جریان از منبع به بار است. به همین دلیل است که در این مثال از منبع جریان ایده آلی استفاده می کنیم که مقاومت داخلی بی نهایت دارد. این تضمین می‌کند که جریان از IT در کوتاه‌ترین مسیر، یعنی از طریق بار جریان می‌یابد.

چونR_{ext منبع بی نهایت بزرگ است، جریان خروجی از آن تغییر نخواهد کرد (با وجود تغییر در مقدار مقاومت بار). جریان همیشه تمایل دارد از طریق مقاومت بی نهایت IT به سمت بار با مقاومت نسبتاً کم جریان یابد. این نمودار جریان خروجی یک منبع ایده آل را نشان می دهد.}

با مقاومت داخلی بی‌نهایت بزرگ فناوری اطلاعات، هرگونه تغییر در مقدار مقاومت بار تأثیری بر مقدار جریان در مدار خارجی یک منبع ایده‌آل ندارد.

مقاومت بی نهایت در مدار غالب است و اجازه نمی دهد جریان تغییر کند (با وجود نوسانات مقاومت بار).

بیایید به مدار منبع جریان ایده آل که در زیر نشان داده شده است نگاه کنیم.

از آنجایی که فناوری اطلاعات دارای مقاومت نامتناهی است، جریانی که از منبع می‌گذرد، مسیر کمترین مقاومت خود را پیدا می‌کند که یک بار ۸Ω است. تمام جریان از منبع جریان (100 میلی آمپر) از طریق مقاومت pull-up 8Ω عبور می کند. این مورد ایده آل نمونه ای از 100٪ بهره وری انرژی است.

حالا بیایید به مدار واقعی IT نگاه کنیم (مانند شکل زیر).

این منبع دارای مقاومت 10 MΩ است که به اندازه کافی بالا است تا جریانی بسیار نزدیک به 100 میلی آمپر کامل منبع را ارائه دهد، اما در این حالت IT 100٪ توان خود را ارائه نمی دهد.

این به این دلیل است که داخلیمقاومت منبع مقداری از جریان را می گیرد و در نتیجه مقدار مشخصی نشتی ایجاد می شود.

می توان آن را با استفاده از یک تقسیم خاص محاسبه کرد.

منبع 100 میلی آمپر را ارائه می دهد. سپس این جریان بین منبع 10 MΩ و بار 8 Ω تقسیم می شود.

با یک محاسبه ساده می توانید تعیین کنید که چه بخشی از جریان از مقاومت بار 8Ω عبور می کند

I=100mA -100mA (8x10-6 MΩ /10MΩ)=99.99mA.

اگرچه منابع فعلی از نظر فیزیکی ایده آل وجود ندارند، آنها به عنوان الگویی برای ساختن ITهای واقعی که از نظر خصوصیات نزدیک هستند، عمل می کنند.

در عمل، انواع مختلفی از منابع جریان استفاده می شود که در راه حل های مدار متفاوت هستند. ساده ترین IT می تواند یک مدار منبع ولتاژ با یک مقاومت متصل به آن باشد. این گزینه مقاومتی نامیده می شود.

یک منبع جریان با کیفیت بسیار خوب را می توان روی ترانزیستور ساخت. همچنین یک منبع جریان تجاری ارزان قیمت FET وجود دارد که فقط یک FET با یک اتصال p-n و یک دروازه متصل به منبع است.