Y a-t-il une alimentation électrique constante?

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Une source de tension est un appareil qui produit une tension constante, mais permet à l'ampérage et à la puissance de varier, conformément aux lois de l'électricité. Une source de courant est un appareil qui produit un courant constant, permettant à la tension et à la puissance de varier.

Existe-t-il une source d'alimentation constante - c'est-à-dire un appareil dont la puissance de sortie ne varie jamais? Quelle que soit la nature de ce à quoi il est connecté, sa tension et son intensité seraient ajustées pour fournir une puissance constante. (Son comportement serait indéfini pour les circuits ouverts et les circuits interrompus.)

power-supply power constant-power

— PyRulez
source

Nature de la charge? Linéaire ou non-linéaire? Comment la charge peut-elle varier? Comment envisagez-vous de l'utiliser?

— Gopi

Pourquoi des questions aussi aimables pour des choses très fondamentales comme les sources, etc., placées très fréquemment et si populaires?

— GR Tech

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Demandez-vous s'il existe une source d'alimentation «idéale» dans l'analyse des circuits. La question que vous posez est-elle: «Puisque nous avons des sources de tension idéales et des sources de courant idéales, pouvons-nous avoir des sources d'énergie idéales?

— JFA

Une réponse complète notera les exemples théoriques et pratiques, s'ils existent.

— PyRulez

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Oui, il est très facile de construire une alimentation à puissance constante.

Prenons, par exemple, un convertisseur boost de mode de commutation ordinaire.

schématique

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Supposons qu'il fonctionne en mode discontinu et n'a pas de rectification synchrone (c'est-à-dire juste une diode). Si l'interrupteur fonctionne avec un rapport cyclique fixe (c'est-à-dire sans rétroaction), il met une quantité fixe d'énergie dans l'inductance à chaque fois qu'il est fermé. La quantité d'énergie ne dépend que de la tension d'entrée, de l'inductance et du temps d'activation. Cette énergie est déversée dans la charge lorsque le commutateur s'ouvre.

Énergie constante par cycle × nombre constant de cycles par seconde = énergie constante par seconde = puissance constante.

Quelle que soit la résistance de la charge, les niveaux de tension et de courant s'ajusteront eux-mêmes pour correspondre à cette valeur de puissance.

En termes de limites pratiques, si la sortie de cette alimentation est court-circuitée, le courant sera alors limité par la résistance des composants internes (l'inductance et la diode). Si la sortie est laissée ouverte, la tension sera limitée par la capacité distribuée des composants - l'inductance "sonnera" avec une certaine tension élevée à la fréquence d'auto-résonance.

— Dave Tweed
source

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L'inverse est couramment utilisé comme "tracker de point de puissance maximale" pour les cellules solaires: pour une tension de sortie donnée, faites varier la tension d'entrée / le point de courant pour un transfert de puissance maximum à partir des cellules.

— pjc50

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@ pjc50: Oui, un convertisseur à découpage peut être utilisé comme charge réglable pour un panneau solaire, et avec des capteurs de tension et de courant appropriés, une boucle de rétroaction qui exécute MPPT peut être construite. Mais je ne comprends pas comment cela est en quelque sorte le «contraire» de ce dont je parle dans ma réponse. L'intérêt de MPPT est que la valeur réelle de la puissance maximale varie.

— Dave Tweed

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@tuskiomi: Non. Si vous voulez réguler la puissance, vous n'avez pas le choix entre la tension ou le courant. La résistance de charge définit ces deux valeurs:

et

V = \sqrt{P \cdot R}

$V = \sqrt{P \cdot R}$

I = \sqrt{\frac{P}{R}}

$I = \sqrt{\frac{P}{R}}$

— Dave Tweed

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@tuskiomi: Ah, dans ce cas, oui, il y a une formule. L'énergie d'entrée par cycle de commutation

. Le courant de crête est fonction du temps d'activation, de l'inductance et de la tension d'entrée:

E = \frac{1}{2} I_{p e a k}^{2} \cdot L

$E = \frac{1}{2}I_{peak}^2\cdot L$

. La puissance est simplement l'énergie par cyclemultipliée par la fréquencecommutation:

. Vous pouvez combiner ces équations pour obtenir une équation globale de puissance.

I_{p e a k} = \frac{V_{i n} t_{o n}}{L}

$I_{peak} = \frac{V_{in} t_{on}}{L}$

P = E \cdot f_{S W}

$P = E \cdot f_{SW}$

— Dave Tweed

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Ce n'est pas correct à 100% en raison d'une erreur courante. La puissance de sortie de ce circuit dépend de la tension de sortie. Le courant de pointe de l'inductance est Vt / L, mais l'énergie fournie n'est pas seulement 1 / 2.LI ^ 2 - l'énergie supplémentaire est fournie par VIN pendant la décharge de l'inductance. Le temps de décharge est Toff = L.Ipeak / (VOUT -VIN), et l'énergie délivrée à la sortie est Vout.Ipeak.Toff / 2

— jp314

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Oui, mais plus concrètement, ces appareils sont appelés charges électroniques. Ils peuvent être réglés pour tirer un courant constant ou une PUISSANCE constante d'une alimentation électrique. Ils sont utiles pour les tests d'alimentation électrique, les tests de batterie et les tests solaires.

Les alimentations électriques constantes sont moins courantes, mais une application pratique consiste à garder un écran LCD utilisé à l'extérieur dans le froid suffisamment chaud pour que les images en mouvement ne soient pas tachées. L'élément chauffant de l'écran LCD est une mince feuille de matériau translucide appelé oxyde d'indium-étain. Ou il peut y avoir un fil mince dans l'écran LCD. Dans les deux cas, la résistance du réchauffeur varie considérablement avec la température. Si vous alimentiez le radiateur avec un courant constant ou une tension constante, la puissance serait une forte fonction de la température ambiante.

Cependant, nous souhaitons avoir une puissance relativement constante, donc une alimentation électrique constante est utilisée.

— user39588
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Une véritable alimentation à «puissance constante» produirait un courant infini en court-circuit et produirait une tension infinie à travers un circuit ouvert; en pratique, toute alimentation va avoir une limite à la tension et au courant qu'elle va produire, quelle que soit la puissance de sortie.

Entre ces limites, de nombreuses alimentations à découpage dans la plage de 60 watts se comporteront en fait de manière très similaire à des alimentations à alimentation constante lorsque le courant est suffisamment élevé pour qu’à pleine tension, elles aient besoin de produire plus de puissance qu’elles ne sont capables, mais suffisamment faibles. ne pas déclencher un circuit limiteur de courant. D'après ce que je peux dire, il est courant qu'une famille d'alimentations de tensions différentes ait le même courant maximum et ne diffère que par la tension maximale qu'elles produiront. Si l'on fait un tracé log-log des courbes tension-courant de sortie, les alimentations d'une famille partageront la même ligne diagonale pour la puissance de sortie et partageront la même ligne verticale pour le courant maximum; la seule différence sera la hauteur d'une ligne horizontale qui limite la tension maximale.

Notez que l'on doit vérifier les fiches techniques de toute fourniture que l'on pourrait souhaiter utiliser de cette manière, pour s'assurer que l'on est clair sur les aspects du fonctionnement qui sont ou ne sont pas spécifiés.

— supercat
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Y a-t-il une source d'alimentation constante

Oui, c'est possible. Je l'ai fait une fois il y a plusieurs années à titre de démonstration. La tension et le courant peuvent être directement mesurés et directement contrôlés avec l'électronique analogique, donc la réponse peut être bonne. Il n'y a aucun bon moyen de contrôler directement la puissance, ni de mesurer la puissance.

La puissance est le produit de la tension et du courant, donc une façon est de mesurer ces deux, puis d'effectuer une multiplication pour obtenir un signal proportionnel à la puissance. C'est difficile en électronique analogique. Quand je l'ai fait il y a longtemps, j'ai utilisé un processeur numérique pour calculer la puissance à partir de la tension et du courant mesurés, puis ajuster la sortie de haut en bas en conséquence. C'était il y a longtemps et j'utilisais un ordinateur de bureau sur une interface IEEE-488 pour contrôler l'électronique. Il a fait environ 10 itérations de boucle par seconde, ce qui était suffisant pour démontrer ce que je voulais démontrer.

Aujourd'hui, les alimentations à découpage sont régulièrement contrôlées par de petits processeurs intégrés qui mesurent la tension et parfois le courant à chaque impulsion de commutation. Les multiplications numériques peuvent être aussi courtes que des cycles uniques, de sorte que le contrôle de puissance en boucle fermée est beaucoup plus réalisable aujourd'hui. Cependant, cela est très peu utilisé. J'ai conçu un tas d'alimentations à découpage à tension constante et quelques alimentations à découpage à courant constant, mais jamais une alimentation à alimentation constante. Ce n'est pas parce que cela ne pouvait pas être fait raisonnablement aujourd'hui, mais parce que je ne suis pas tombé sur une utilisation pour un.

c'est-à-dire qu'un appareil dont la sortie ne varie jamais?

C'est une question absurde. Quelle sortie ? Tension? Courant? Puissance? Autre chose? Nous faisons de l'ingénierie ici, pas de la main.

Il semble également y avoir une certaine confusion quant à ce qu'une alimentation électrique peut et ne peut pas contrôler. Pensez même au cas simple où la charge (ce qui est connecté à l'alimentation hors du contrôle de l'alimentation) peut être n'importe quelle résistance. La tension, le courant et la résistance sont liés par la loi d'Ohm:

Courant = tension / résistance

ou en unités communes:

A = V / Ω

Remarquez qu'il n'y a que deux degrés de liberté dans cette relation. Si vous en définissez deux, il n'y a pas d'autre choix concernant le troisième. Étant donné que la charge obtient toujours un degré de liberté, l'alimentation n'obtient également qu'un seul degré de liberté.

Vous pouvez réorganiser ces différentes façons. Pour une alimentation en tension constante, l'alimentation choisit la tension, la charge choisit la résistance et le courant sort vers ce à quoi il sort. Ou bien, la charge choisit le courant et la résistance apparente vue par l'alimentation sort à ce à quoi elle sort.

La puissance est la tension multipliée par le courant. Avec cette loi et Ohms, vous pouvez obtenir:

Puissance = Tension ² / Résistance

Encore une fois, seulement deux degrés de liberté. Si l'alimentation électrique régule la puissance et que la charge choisit la résistance, alors la tension sort à ce à quoi elle sort.

Vous ne pouvez pas tromper la physique de base.

— Olin Lathrop
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Tout à fait d'accord, comment construire une alimentation électrique constante si la charge peut être linéaire ou non linéaire? La charge peut varier? Sauf si le modèle de charge est connu, difficile à réaliser.

— Gopi

Oh désolé, mademoiselle. Je voulais dire que la puissance de sortie ne varie jamais.

— PyRulez

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Une source de tension est assez facile, sauf lorsque vous pensez aux courts-circuits - un courant infini est pris et pour cette raison, les sources de tension, au sens strict, n'existent pas.

Les sources de courant ont le même problème sur un circuit ouvert - comment le courant peut-il être pompé dans l'espace sans que la source de courant n'exerce des tensions infinies pour forcer un courant constant.

Les sources d'énergie sont conçues à partir de sources de tension et de courant et peuvent exister sur papier mais, tout comme les sources de courant et de tension réelles, ne correspondent pas aux attentes théoriques.

— Andy aka
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Un convertisseur de tension flyback avec une fréquence d'oscillation fixe et un rapport cyclique fixe produira une puissance constante tant que la charge ne variera pas trop rapidement.

Lorsque la charge varie dans le temps, le filtre de sortie empêche le convertisseur d'ajuster rapidement la puissance fournie, ce qui peut ou non être un problème dans votre cas.

— motoprogger
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Il existe des blocs d'alimentation disponibles dans le commerce qui ont un mode d'alimentation constant. Un exemple est la série Sorensen SG.

— Barry
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Il existe une autre façon de produire une source d'énergie constante approximative, qui est utile si votre charge change avec la température. Si vous mettez une résistance série de la même valeur que la charge, alors la puissance s'évanouit. Une façon de voir les choses est que si la résistance série est nulle, alors la charge est entraînée par une tension constante. Si la résistance série est infinie, la charge est entraînée par un courant constant. dP / dR = 0 lorsque Rs = Rl. Bien sûr, ce n'est pas une façon écologique de le faire. Roger Williamson

— Roger Williamson
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une autre utilisation d'une source d'énergie constante à faible puissance pourrait être la mesure du débit de gaz avec un seul fil nichrome. Poussez une puissance constante à travers le fil; une quantité constante de chaleur est générée, le fil se réchauffe et la résistance du fil augmente. Vous pouvez calculer la résistance du fil à partir de la tension / du courant et ainsi connaître la température du fil. Dans le gaz immobile, le gain de température au-dessus de la température ambiante peut être ainsi déterminé.

le gaz passant devant le fil enlève la chaleur du fil à un taux plus élevé qu'à vitesse nulle, et la quantité de perte de chaleur est proportionnelle à la vitesse du gaz.

— loquin
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Cela ne semble pas vraiment répondre à la question initiale, qui est de savoir si un tel appareil existe plutôt que des utilisations possibles pour un.

— PeterJ

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Alimentations pratiques à VA constant. Et les soudeurs haut de gamme. Les soudeurs sont généralement Constant I (bâton) ou Constant V (mig). Les soudeurs haut de gamme vous permettent d'ajuster la pente VA. Ils ne sont pas parfaits mais permettent une plage de réglage quelque part entre I constant et V constant. Plus facile.

— Richard Weimer
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