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R&S®Essentials | Princípios básicos das fontes de alimentação

Compreender curvas de redução de corrente

Autor: Paul Denisowski, especialista em teste e medição

O texto a seguir explicará o que são as curvas de redução de corrente da fonte de alimentação e como interpretá-las.

As fontes de alimentação de bancada têm três especificações principais: tensão máxima de saída (em volts), corrente máxima de saída (em amperes) e potência máxima de saída (em watts).A especificação normalmente é feita por canal, tanto para fontes de alimentação de canal único e quanto para fontes de alimentação multicanais.

Ao operar uma fonte de alimentação de bancada, o usuário normalmente configura ambos; a tensão de saída desejada e o limite de corrente de saída, ou a quantidade máxima de corrente que pode ser consumida a partir da fonte de alimentação. Essa última geralmente é feita por motivos de segurança e/ou para proteger o dispositivo em teste. A potência de saída é o produto da tensão de saída configurada e a quantidade de corrente consumida pela carga (P = V x I).

Para que as curvas de redução de corrente são usadas?

Matematicamente, se a tensão e a corrente puderem ser variadas, haverá muitas maneiras de produzir a mesma potência de saída. Por exemplo, 40 W podem ser produzidos usando 40 V e 1 A, 20 V e 2A, ou mesmo 100 V e 0,4 A.

Na prática, todas as fontes de alimentação têm limites na tensão de saída e na corrente que podem produzir. Em muitos casos, a corrente máxima é o fator limitante. Por exemplo, é relativamente fácil projetar uma fonte de alimentação de 40 W que forneça 1 A a 40 V, mas não é tão fácil construir uma fonte que forneça 40 A a 1 V.

Além disso, também pode ser possível usar apenas certas combinações de tensões e correntes para atingir uma potência de saída máxima de 40 W.

Como a tensão e a corrente podem ter uma ampla gama de valores configurados pelo usuário, seria difícil expressar em forma de tabela todas as combinações possíveis de tensão e corrente. Portanto, esses dados geralmente são representados graficamente.

O que é uma curva de redução de corrente?

As curvas de redução de correntesão usadas para representar graficamente as combinações de tensão e corrente suportadas por uma determinada fonte de alimentação. Abaixo está um exemplo de uma curva de redução de corrente típica de uma fonte de alimentação de 160 W.

Qualquer combinação de tensão ou corrente que esteja nessa curva ou abaixo dela (na área colorida), é suportada pela fonte. As curvas de redução de corrente normalmente estão incluídas nas especificações ou no manual da fonte de alimentação ou podem ser encontradas no site do fabricante. Toda vez que você utilizar uma fonte de alimentação, é sempre uma boa ideia conferir a curva de redução de corrente para garantir que as combinações desejadas de tensão, corrente e potência sejam suportadas.

Como ler uma curva de redução de corrente?

Abaixo há um exemplo de uma curva de redução de corrente clássica. Esta fonte de alimentação tem potência máxima de 160 W, corrente máxima de 10 A e tensão máxima de 30 V. É importante lembrar que, na maioria das fontes de alimentação, a potência máxima de saída não corresponde à tensão máxima multiplicada pela corrente máxima.

Nas curvas de redução de corrente clássicas, geralmente há uma região curva delimitada pela chamada “curva de saída de potência máxima”. Conforme o nome indica, todos os pontos, isto é, combinações de tensão e corrente, ao longo dessa curva produzirão a potência máxima de saída, nesse caso 160 W.

Embora muitas fontes de alimentação tenham curvas de redução de corrente “clássicas” semelhantes à apresentada acima, outros formatos de curvas de redução de corrente também são possíveis. Neste caso, a fonte de alimentação tem uma potência máxima de saída de 40 W e, em vez de uma curva, ela tem uma potência máxima de saída indicada por uma linha.

Como antes, a potência máxima de saída é atingida quando há a combinação das linhas de tensão de saída e de corrente de saída ao longo dessa linha, conforme mostrado nos exemplos.

Seleção automática de escala: FlexPower

As fontes de alimentação elementares geralmente operam apenas em uma única faixa. As fontes de alimentação de faixa únicafornecem a potência máxima Pmax apenas na tensão nominal máxima Vmax e na corrente Imax. O gráfico à esquerda na figura abaixo mostra as características de saída de uma fonte de alimentação de faixa única. As fontes de alimentação de várias faixas têm tensões de saída e faixas de corrente mais amplas. O gráfico do meio mostra uma fonte de alimentação de faixa dupla. Essas fontes de alimentação geram um Vmax ou Imax muito maior dentro do mesmo limite máximo de potência de uma fonte de alimentação de faixa única. Ambas as saídas de tensão e de corrente têm duas faixas de operação dentro do mesmo envelope de potência Pmax. As fontes de alimentação de faixa automática têm um número infinito de faixas. As fontes de alimentação de faixa automática da Rohde & Schwarz usam a tecnologia FlexPower (veja o gráfico à direita na figura da página seguinte).

O recurso FlexPower da Rohde & Schwarz torna possível testar uma ampla gama de famílias de produtos com uma única fonte de alimentação. Isso aumenta substancialmente a flexibilidade, economiza espaço e simplifica a configuração para testes. As fontes de alimentação FlexPower também são ótimas quando você precisa de tensão e corrente altas, mas não de potência de saída alta. A utilização de uma fonte de alimentação de faixa única para atender a essa necessidade é muito mais cara do que usar uma fonte de alimentação FlexPower.

Potência máxima de uma fonte de alimentação CC em uma representação de tensão versus corrente

Resumo

  • As principais especificações para fontes de alimentação CC de bancada são tensão máxima, corrente máxima e potência máxima.
  • A potência máxima de saída geralmente é menor do que o produto da tensão máxima e da corrente máxima.
  • As curvas de redução de corrente são uma forma gráfica de mostrar quais combinações de tensão e corrente são suportadas. As combinações permitidas estão nessa linha ou abaixo dela.
  • Muitas curvas de redução de corrente também contêm uma curva (ou linha) de saída de potência máxima para determinar quais combinações de tensão e corrente podem ser utilizadas para produzir potência máxima de saída.
  • As curvas de redução de corrente são úteis ao determinar se uma fonte de alimentação pode atender aos requisitos de tensão, corrente e potência.

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