Voitko selittää ohjelmoitavan tasavirtalähteen toimintaperiaatteen?
Erilaisten elektronisten laitteiden jatkuvan kehityksen myötä niillä on korkeammat vaatimukset tasavirtalähteelle. Elektronisiin laitteisiin verrattuna yhden tasavirtalähteen käyttö ei voi täyttää virtalähdevaatimuksia, joten elektronisten laitteiden virransyöttöön tarvitaan erilaisia DC-virtalähteitä. Ohjelmoitava tasavirtalähde on yksi tällainen tyyppi. Tuotantotestauksessa ohjelmoitavien tasavirtalähteiden laaja-alainen jännitelähtö soveltuu komponenttien, piirien, moduulien ja koko koneen ominaisuuksien testaamiseen ja analysointiin. Tänään Antai Test esittelee sinulle ohjelmoitavan tasavirtalähteen toimintaperiaatteen.
Ohjelmoitavan DC-virtalähteen esittely
Ohjelmoitavan tasavirtalähteen ei-sähköstaattinen voima osoittaa negatiivisesta napasta positiiviseen napaan. Kun ohjelmoitava tasavirtalähde kytketään ulkoiseen piiriin, virta positiivisesta navasta negatiiviseen napaan muodostuu virtalähteen (ulkoisen piirin) ulkopuolelle sähkökentän voiman vuoksi. Virtalähteessä (sisäinen piiri) ei-sähköstaattisten voimien vaikutus saa virran virtaamaan negatiivisesta navasta positiiviseen napaan, mikä muodostaa suljetun varausvirran syklin.
Ohjelmoitavan tasavirtalähteen tärkeä ominaisuus on sen sähkömotorinen voima, joka on yhtä suuri kuin ei-sähköstaattisten voimien tekemä työ, kun positiivisen varauksen yksikkö siirtyy negatiivisesta navasta positiiviseen napaan virtalähteen sisällä. Kun virtalähde antaa virtaa piirille, syötetty teho P on yhtä suuri kuin teholähteen sähkömotorisen voiman E ja virran I, P=EI tulo. Toinen virtalähteen ominaisuus on sen sisäinen resistanssi (kutsutaan sisäiseksi resistanssiksi) R0. Kun virtalähteen läpi kulkeva virta on I, teholähteessä menetetty lämpöteho (eli aikayksikköä kohti tuotettu Joule-lämpö) on yhtä suuri kuin R0I.
Kun virtalähteen positiivisia ja negatiivisia elektrodeja ei ole kytketty, virtalähde on avoimessa tilassa ja teholähteen kahden elektrodin välinen potentiaaliero on suuruudeltaan yhtä suuri kuin teholähteen sähkömotorinen voima. Avoimen piirin tilassa ei ole keskinäistä muuntamista ei-sähköenergian ja sähköenergian välillä. Kun kuormitusvastus on kytketty virtalähteen kahteen napaan suljetun piirin muodostamiseksi, virtalähteen läpi kulkeva virta kulkee negatiivisesta navasta positiiviseen napaan. Tässä vaiheessa virtalähteen antama teho EI on yhtä suuri kuin tehon UI (U on teholähteen positiivisen ja negatiivisen navan välinen potentiaaliero) ja sisäisessä resistanssissa menetettävän lämpötehon R0I summa, EI=UIR0I. Siksi, kun teholähde syöttää tehoa kuormitusvastukseen, teholähteen kahden navan välinen potentiaaliero on U=E-R0I.
Kun toinen voimalähde, jolla on suurempi sähkömotorinen voima, kytketään virtalähteeseen, jolla on pienempi sähkömotorinen voima, positiivinen napa kytkettynä positiiviseen napaan ja negatiivinen napa kytkettynä negatiiviseen napaan (kuten käyttämällä DC-generaattoria akun lataamiseen), virta kulkee positiivisesta navasta virtalähteen negatiiviseen napaan pienemmällä sähkömoottorivoimalla. Tässä vaiheessa ulkoinen syöttösähköteho UI on yhtä suuri kuin teholähteeseen aikayksikköä kohden varastoidun energian EI ja sisäisessä resistanssissa menetetyn lämpötehon R0I ja UI=EIR0I summa. Siksi, kun ulkoinen tulovirtalähde kytketään virtalähteeseen, virtalähteen kahden navan välisen ulkoisen jännitteen tulee olla U=ER0I.
Kun ohjelmoitavan tasavirtalähteen sisäinen resistanssi voidaan jättää huomiotta, voidaan katsoa, että teholähteen sähkömotorinen voima on suunnilleen yhtä suuri kuin teholähteen kahden navan välinen potentiaaliero tai jännite.
Suuremman tasajännitteen saamiseksi käytetään usein sarjassa ohjelmoitavia tasavirtalähteitä. Tässä vaiheessa kokonaissähkömotorinen voima on kaikkien teholähteiden sähkömotoristen voimien summa ja sisäinen kokonaisvastus on myös kaikkien teholähteiden sisäisten vastusten summa. Sisäisen resistanssin lisääntymisen vuoksi sitä voidaan käyttää vain pienissä virranvoimakkuuksissa. Suuremman virranvoimakkuuden saavuttamiseksi voidaan rinnakkain käyttää ohjelmoitavia tasavirtalähteitä, joilla on sama sähkömotorinen voima. Tällä hetkellä kokonaissähkömotorinen voima on yhden virtalähteen sähkömotorinen voima ja sisäinen kokonaisvastus on kunkin virtalähteen sisäisen vastuksen rinnakkaisarvo.
