R&S®Essentials | Теоретические основы источников питания

Постоянное напряжение и постоянный ток

Автор: Пол Денисовски (Paul Denisowski), специалист по контрольно-измерительному оборудованию

В этой статье вы узнаете о том, чем отличаются режимы постоянного напряжения и постоянного тока в настольных источниках питания постоянного тока.

Работа с настольным источником питания постоянного тока, как правило, начинается с настройки выходного напряжения, и в большинстве случаев источник работает в режиме постоянного напряжения, т. е. выходное напряжение остается постоянным независимо от установленной нагрузки.

Выходной ток зависит от сопротивления нагрузки по закону Ома и не настраивается пользователем напрямую. Однако многие настольные источники питания имеют возможность настройки выходного тока, которая описывается далее.

Как избежать избыточного тока?

Современные настольные источники питания контролируют выход и могут в режиме реального времени определять значение тока, потребляемого на нагрузке. При снижении нагрузки имеется риск появления избыточного и/или неожиданно высокого тока. Высокий ток может стать причиной повреждения или разрушения нагрузки, поэтому важно не допустить такой ситуации.

В источнике питания это может быть реализовано двумя способами:

Защита от перегрузки по току («электронный предохранитель»): выход деактивируется или выключается, если источник обнаруживает превышение порогового значения тока. Несмотря на то, что выключение выхода означает защиту нагрузки, полное выключение питания в некоторых случаях нежелательно.
Режим постоянного тока: источник уменьшает напряжение таким образом, чтобы ток опустился ниже порогового значения.

Что такое режим постоянного тока?

На источнике питания задается максимальное допустимое значение тока, при этом источник не регулирует выходной ток на уровне ниже этого предельного значения. Режим постоянного тока поддерживает выходной ток на уровне ниже максимального значения путем уменьшения выходного напряжения.

/

Во многих случаях источник питания подает визуальный сигнал при переходе в режим постоянного тока: например, изменяется цвет дисплея или на экране появляется значок «СС». Запуск и завершение режима постоянного тока осуществляются в зависимости от считываемого значения тока без участия пользователя.

/

1. На выходе источника питания заданы напряжение 10 В и максимальный ток 1,5 А. При сопротивлении нагрузки 10 Ом выходной ток по закону Ома составляет 1 А, что не превышает предельное значение.

2. При увеличении нагрузки до 20 Ом напряжение остается постоянным на уровне 10 В, а ток уменьшается до 0,5 А.

3. При уменьшении нагрузки до 5 Ом, если напряжение остается постоянным на уровне 10 В, теоретически ток увеличивается до 2 А и превышает предельное значение.

4. Вместо этого источник переходит в режим постоянного тока и снижает выходное напряжение до 7,5 В, чтобы ограничить выходной ток до заданного максимального значения 1,5 А. Если сопротивление нагрузки уменьшается до 3 Ом, источник повторно снижает выходное напряжение до 4,5 В, чтобы выходной ток не превышал 1,5 А.

5. В режиме постоянного напряжения поддерживается постоянное напряжение, а в режиме постоянного тока — постоянный ток.

/

Постоянное напряжение, постоянный ток, постоянное сопротивление

В зависимости от конкретной задачи может потребоваться поддержание напряжения, тока или сопротивления на постоянном уровне. Для этого используются режимы постоянного напряжения, постоянного тока и постоянного сопротивления.

В режиме постоянного напряжения (CV) поддерживается постоянное напряжение на заданном уровне (например, 5 В), тогда как ток изменяется в зависимости от поведения испытуемого устройства и в пределах заданного максимального значения. Все источники питания Rohde & Schwarz также могут работать в режиме постоянного тока (CC), при этом можно настраивать каждый канал по отдельности. В этом режиме постоянный заданный ток подается на испытуемое устройство, а выходное напряжение уменьшается или увеличивается с целью поддержания постоянного тока. Если источник питания работает как электронная нагрузка, также доступен режим постоянного сопротивления (CR). В этом режиме источник питания поддерживает постоянное заданное пользователем сопротивление в полном диапазоне сопротивления нагрузки. Таким образом можно имитировать разрядку батареи с постоянным сопротивлением нагрузки.

Если ток нагрузки низкий и не превышает заданное предельное значение, источник питания по умолчанию работает в режиме постоянного напряжения. Напряжение поддерживается на постоянном уровне, а ток изменяется в зависимости от нагрузки. Если ток нагрузки высокий и нагрузка пытается получить ток выше заданного предельного значения, источник питания по умолчанию ограничивает ток до заданного значения и переходит в режим постоянного тока. Ток поддерживается на постоянном уровне, а напряжение изменяется в зависимости от нагрузки.

/

Заключение

Большинство настольных источников питания постоянного тока работают преимущественно в режиме постоянного напряжения:
- Пользователь задает требуемое выходное напряжение.
- Выходной ток зависит от сопротивления нагрузки (по закону Ома).
Режим постоянного тока (CC) предназначен для защиты нагрузки от избыточного выходного тока.
- Пользователь задает максимальный допустимый выходной ток.
- Источник автоматически снижает выходное напряжение, чтобы поддерживать выходной ток ниже предельного значения.
Переключение между режимами постоянного напряжения и постоянного тока выполняется в соответствии со считываемым значением тока.

Хотите узнать больше?

Свяжитесь с нами

Связанные продукты