Источник фиксированного тока. От теории к практике

molniya

 

Такие устройства применяются реже источников напряжения, но в гальванике, в приборах зарядки аккумуляторов без них обойтись нельзя.

При питании потребителей электричества, обладающих низким сопротивлением лучше использовать не источник напряжения, а источник фиксированного тока.

От теории к практике, от компонентов к электрическим цепям, схемам приборов построен рассказ в нескольких статьях о источниках постоянного фиксированного тока.

 

Идеализированный источник тока

Теория источника тока содержит допущения: бесконечная электродвижущая сила (ЭДС) и бесконечное собственное сопротивление.

 obozn1 obozn2
Условное графическое обозначение источника тока в эквивалентных схемах.Обозначение по ГОСТ 2.721-74, таблица 6н, п 6.

 

Фиксированный ток в цепи питания при изменении сопротивления работающего устройства поддерживается благодаря адекватному изменению ЭДС и сопротивления источника. Воображаемый источник тока имеет ЭДС и собственное сопротивление способные меняться от нуля до бесконечности, это позволяет рассматривать ток питания любых устройств.

nagruz

Ток через нагрузку при возрастании ее сопротивления остается фиксированным благодаря неизменному отношению ЭДС источника к сопротивлению источника.

Фиксация тока на требуемом уровне происходит благодаря свойству источника тока сохранять неизменным отношение ЭДС к внутреннему сопротивлению. Вспомним закон Ома. Что есть ток? Это отношение напряжения к сопротивлению. Значит теоретически для постоянства тока важно только это отношение.

Из графика на рисунке видно как при возрастании сопротивления нагрузки ток не меняется и отношение ЭДС к внутреннему сопротивлению не меняется.  При возрастании сопротивления нагрузки источник увеличивает оба параметра выходное напряжение и внутреннее сопротивление.

Реальный источник тока

Не требуется создавать прибор полностью соответствующий идеализированному источнику для выполнения функций источника тока. Реальные условия облегчают задачу создания источника тока, так как обеспечиваемые питанием приборы всегда имеют некоторое сопротивление, существует небольшое сопротивление проводов линий питания и контактов. Поддержание питания при разрыве цепи не имеет смысла.

Реальный источник тока должен обеспечить неизменный ток в ограниченном интервале изменения напряжения на нагрузке. Суть работы электроники прибора заключается в поддержании отношения ЭДС к внутреннему сопротивлению на требуемом уровне. Источники тока надежнее источников напряжения, при замыкании выхода ток через источник остается соответствующий номинальному значению и источник тока функционирует в обычном режиме в отличии от источника напряжения, немедленно прекращающего работу.

Существующие источники тока можно разделить на две группы: стабилизаторы – модули или приборы, являющиеся источниками питания и вторая группа это ограничители тока – более простые устройства, имеющие два вывода, они соединяются последовательно с питаемым устройством.

Источник стабильного тока

stabiliz

Электронный прибор, содержащий источник напряжения (блок питания или батарея) и модуль стабилизации тока. Пределы колебания сопротивления питаемого устройства, в которых источник стабильного тока способен фиксировать ток, ограничен характеристиками источника напряжения в составе источника тока. Схема и работа источника тока будет рассмотрена в последующих статьях.

Ограничитель тока

1n5312

Самый простой прибор, обеспечивающий требуемое значение тока это полупроводниковый компонент в корпусе с двумя выводами – ограничитель тока. Протекающий через компонент ток ограничивается изменением сопротивления двухвыводного компонента. Он внешне напоминает диод, компоненты называют диодными стабилизаторами тока. Более подробно о ограничителях тока и применении будет рассказано в последующих статьях. Применение этого компонента позволяет упростить электронику приборов.

Путаница в названиях источников тока и питания

В различных публикациях под источником тока понимают различные классы приборов. В одних материалах о электронике под источником тока понимают прибор, о котором говорится в этой статье, а в других обычный источник питания.

Источником постоянного тока называют различные устройства, обеспечивающие электричеством потребителя: батареи, генераторы, блоки питания, которые характеризуются напряжением, а ведь они обеспечивает ток в цепи питания зависящий от сопротивления потребляющего устройства.

Напряжение поддерживается неизменным и является их главной характеристикой. Точнее подавляющее большинство источников питания являются источниками напряжения, но почему их всех называют источниками тока? Исторически устоялось так, что источники питания называют источниками тока.

Некоторые затруднения в понимании, о чем именно идет речь, создаются различными правилами употребления названий классов приборов. Различные правила закрепились в разных источника информации: популярных изданиях, технической документации и научной, учебной литературе. Учитывая характер текста, становится понятно, о чем именно идет речь.

Идеализированный источник напряжения имеет собственное сопротивление, стремящееся к нулю, что позволяет рассматривать поддержание напряжения на любой нагрузке. В реальности соединение с питаемым устройством, вызывает уменьшение напряжения, так как собственное сопротивление источника напряжения составляет единицы или доли Ом.

Несмотря на однозначное электротехническое определение источника напряжения, применимое к большинству приборов электропитания их все равно часто именуют источниками тока. Электроника большинства приборов содержит стабилизаторы, обеспечивающие качественное питание. Путаница в названиях источника тока и питания усиливается при разговоре о стабилизаторах.

Когда речь идет о токовом стабилизаторе, то его можно назвать источником тока, схемы таких приборов будут приведены в нескольких последующих статьях. Если говорится о стабилизаторе напряжения, то под этим понимают источник напряжения, пример здесь http://radio-technica.ru/transformatory/moshhnyj-stabilizator-napryazheniya-5-volt.html

 

Денисов П. К.

Симферополь

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Проверочный код *

Разработка сайта: cryptonic