Czy mógłbyś wyjaśnić zasadę działania programowalnego zasilacza prądu stałego?
Wraz z ciągłym rozwojem różnych urządzeń elektronicznych, mają one coraz wyższe wymagania dotyczące zasilania prądem stałym. W porównaniu do urządzeń elektronicznych, użycie pojedynczego zasilacza prądu stałego nie jest w stanie spełnić wymagań dotyczących zasilania, dlatego do zasilania urządzeń elektronicznych potrzebne są różne zasilacze prądu stałego. Programowalny zasilacz prądu stałego jest jednym z takich typów. W testach produkcyjnych szeroki zakres napięcia wyjściowego programowalnych zasilaczy prądu stałego jest odpowiedni do testowania i analizowania charakterystyk komponentów, obwodów, modułów i całej maszyny. Dzisiaj Antai Test przedstawi Ci zasadę działania programowalnego zasilacza prądu stałego.
Wprowadzenie do programowalnego zasilacza prądu stałego
Siła nieelektrostatyczna w programowalnym zasilaczu prądu stałego skierowana jest od bieguna ujemnego do bieguna dodatniego. Kiedy programowalny zasilacz prądu stałego jest podłączony do obwodu zewnętrznego, na zewnątrz zasilacza (obwód zewnętrzny) powstaje prąd od bieguna dodatniego do bieguna ujemnego w wyniku działania siły pola elektrycznego. W zasilaczu (obwód wewnętrzny) działanie sił nieelektrostatycznych powoduje przepływ prądu od bieguna ujemnego do bieguna dodatniego, tworząc w ten sposób zamknięty cykl przepływu ładunku.
Ważną cechą programowalnego zasilacza prądu stałego jest jego siła elektromotoryczna, która jest równa pracy wykonanej przez siły nieelektrostatyczne, gdy jednostka ładunku dodatniego przemieszcza się z bieguna ujemnego do bieguna dodatniego wewnątrz zasilacza. Kiedy zasilacz dostarcza energię do obwodu, dostarczona moc P jest równa iloczynowi siły elektromotorycznej E zasilacza i prądu I, P=EI. Inną cechą zasilacza jest jego rezystancja wewnętrzna (nazywana rezystancją wewnętrzną) R0. Gdy prąd przepływający przez zasilacz wynosi I, moc cieplna tracona w zasilaczu (tj. ciepło Joule'a wytworzone w jednostce czasu) jest równe R0I.
Gdy elektrody dodatnie i ujemne zasilacza nie są podłączone, zasilacz znajduje się w stanie obwodu otwartego, a różnica potencjałów między dwiema elektrodami zasilacza jest równa sile elektromotorycznej zasilacza. W stanie obwodu otwartego nie ma wzajemnej konwersji pomiędzy energią nieelektryczną i energią elektryczną. Kiedy rezystor obciążenia jest podłączony do dwóch biegunów zasilacza, tworząc obwód zamknięty, prąd przepływający przez zasilacz przepływa od bieguna ujemnego do bieguna dodatniego. W tym momencie moc EI dostarczana przez zasilacz jest równa sumie mocy UI (U to różnica potencjałów między dodatnim i ujemnym biegunem zasilacza) i mocy cieplnej R0I utraconej w oporze wewnętrznym, EI=UIR0I. Dlatego też, gdy zasilacz zasila rezystor obciążenia, różnica potencjałów między dwoma biegunami zasilacza wynosi U=E-R0I.
Kiedy inne źródło zasilania o większej sile elektromotorycznej jest podłączone do źródła zasilania o mniejszej sile elektromotorycznej, przy czym biegun dodatni jest podłączony do bieguna dodatniego, a biegun ujemny do bieguna ujemnego (np. przy użyciu generatora prądu stałego do ładowania pakietu akumulatorów), prąd przepływa od bieguna dodatniego do bieguna ujemnego w źródle zasilania o mniejszej sile elektromotorycznej. W tym momencie zewnętrzna wejściowa moc elektryczna UI jest równa sumie energii EI zgromadzonej w źródle zasilania w jednostce czasu i mocy cieplnej R0I utraconej w oporze wewnętrznym oraz UI=EIR0I. Dlatego też, gdy do zasilacza podłączony jest zewnętrzny zasilacz wejściowy, zewnętrzne napięcie przyłożone pomiędzy dwoma biegunami zasilacza powinno wynosić U=ER0I.
Kiedy można zignorować rezystancję wewnętrzną programowalnego zasilacza prądu stałego, można uznać, że siła elektromotoryczna zasilacza jest w przybliżeniu równa różnicy potencjałów lub napięciu między dwoma biegunami zasilacza.
Aby uzyskać wyższe napięcie prądu stałego, często stosuje się programowalne zasilacze prądu stałego, połączone szeregowo. W tym momencie całkowita siła elektromotoryczna jest sumą sił elektromotorycznych wszystkich źródeł zasilania, a całkowity opór wewnętrzny jest również sumą oporów wewnętrznych wszystkich źródeł zasilania. Ze względu na wzrost rezystancji wewnętrznej można go stosować wyłącznie w obwodach o małym natężeniu prądu. W celu uzyskania większego natężenia prądu można równolegle zastosować programowalne źródła prądu stałego o jednakowej sile elektromotorycznej. W tym momencie całkowita siła elektromotoryczna jest siłą elektromotoryczną pojedynczego źródła zasilania, a całkowity opór wewnętrzny jest równoległą wartością oporu wewnętrznego każdego źródła zasilania.
