Arus konstan, daya konstan, dan beban impedansi konstan

Ive telah mencari informasi tentang daya konstan, arus konstan dan beban impedansi / hambatan konstan, ada beberapa informasi tentang beban arus konstan, tetapi sangat sedikit yang benar-benar menjelaskan daya konstan dan impedansi konstan.

Jadi tolong perbaiki saya jika saya salah saat mencoba mendefinisikan apa yang saya pahami tentang subjek ini:

Beban arus konstan adalah beban resistansi internal yang bervariasi untuk mencapai arus konstan tanpa memperhatikan tegangan yang diberikan padanya (dalam batas tertentu) dan oleh karena itu daya akan bervariasi.
Saya mengasumsikan beban daya yang konstan, juga bervariasi ketahanannya sehingga daya (atau tegangan dan produk saat ini) selalu sama, terlepas dari tegangan atau arus yang sedang ditarik.

Dan bagaimana dengan beban impedansi / resistan yang konstan? apakah ini berarti bahwa kedua tegangan, arus akan bervariasi dan karena itu daya akan bervariasi juga? namun impedansi atau resistensi akan tetap sama?

Dan jika kita berbicara AC, saya juga menganggap ini berlaku untuk semua frekuensi dalam rentang tertentu.

Sekarang, pada skenario yang lebih konvensional, ketika kita berbicara tentang beban reguler setiap hari, katakanlah catu daya di dalam komputer yang memberi makan motherboard dan periferal, atau catu daya linier di dalam stereo yang memberi makan komponen dalam. Apakah kita berbicara tentang berbagai arus, daya dan beban impedansi?

Bagaimana bisa ditentukan jika suatu beban adalah arus konstan, daya atau impedansi?

Terima kasih banyak!

Jawaban:

Beban daya konstan bervariasi impedansinya pada perubahan tegangan input untuk menjaga daya konstan. Beban impedansi konstan hanyalah beban yang menghadirkan impedansi yang tidak berubah, seperti resistor. Sebuah L-Pad digunakan untuk tingkat output perubahan speaker sementara mempertahankan beban konstan impedansi ke amplifier.

Contoh bagus dari beban daya konstan adalah regulator switching. Karena ini harus mempertahankan daya ke bebannya, itu harus menarik daya yang sama dari sumbernya bahkan jika sumber mengubah tegangan.
Ini juga merupakan contoh impedansi negatif karena untuk mempertahankan daya output, jika tegangan turun , arus harus naik (berlawanan dengan resistor standar di mana arus dan tegangan naik / turun satu sama lain)

Berikut ini contoh sirkuit, terbuat dari penguat switching LT1377 boost:

Beban Daya Konstan

Berikut ini simulasi:

Simulasi Kekuatan Konstan

Tegangan input V (dalam) (jejak biru) dimulai pada 4V, dan secara bertahap naik hingga 10V. Kita dapat melihat kekuatan (jejak merah) tetap konstan pada ~ 1W atas perubahan 6V pada input (itu tidak sempurna karena dimaksudkan untuk mewakili "kehidupan nyata" dan tidak 100% efisien, tetapi cukup dekat)
Kita juga dapat melihat karakteristik resistensi negatif dinamis (jejak hijau) yang disebabkan oleh arus input yang jatuh saat tegangan naik. Tt turun dari ~ 300mA ke ~ 120mA karena kenaikan tegangan dari 4V ke 10V - jangan bingung dengan tanda minus, itu hanya arah pengukuran di LTSpice.
Kemiringan resistensi dinamis dapat secara kasar dihitung dengan (4V - 10V) / (300mA - 120mA) = -33,3Ω. Melihatnya dengan cara lain, 6V / -33.3Ω = -180mA.

Oli Glaser
sumber

Terima kasih banyak atas jawaban itu, sungguh ilustratif. Namun saya hanya punya pertanyaan, ketika kita berbicara impedansi negatif, saya bisa memahami fakta bahwa itu meningkatkan arus ketika tegangan turun, tetapi bagaimana ini sebenarnya, apakah itu berarti impedansi berkurang untuk memungkinkan aliran arus yang lebih besar dari arus, sehingga dianggap negatif (karena impedansi berkurang)?

@ JoM - lihat edit, maksudku jejaknya adalah arus, yang sekarang (maaf). Impedansi negatif memiliki kemiringan yang berlawanan dari kemiringan positif, sehingga kita dapat mengukur impedansi (dinamis, yaitu pada perubahan) dengan mengambil perbedaan dua titik pada kemiringan. Baca Wiki dan lihat NIC (Pengonversi Impedansi Negatif)

Oli Glaser

Terima kasih sekali lagi, Oli, saya masih mencoba membungkus kepala saya dengan tautan Wiki yang Anda berikan. Tapi saya pikir saya mendapat ide impedansi negatif. Konverter impedansi negatif terlihat cukup seperti penguat non pembalik tetapi dengan resistor umpan balik tambahan.

Ya, NIC sebenarnya memiliki arus yang mengalir dalam arah yang berlawanan juga (mengalir dari "beban" ke sumber), jadi itu adalah resistensi negatif statis (misalnya Anda dapat mengukur pada satu titik dan mendapatkan nilai negatif) Input regulator switching memiliki kemiringan resistansi negatif, tetapi arusnya positif (misalnya mengalir dari sumber ke beban) Resistansi negatif yang sebenarnya menyiratkan sumber energi. Cobalah merencanakan beberapa komponen kurva IV pada grafik di tautan ..

Oli Glaser

..dan dibandingkan dengan versi negatif (kemiringan berlawanan dan dalam kasus resistensi negatif sejati di kuadran berlawanan)

Oli Glaser

Anda benar dalam apa beban arus konstan, daya, dan impedansi. Namun, sebagian besar muatan tidak begitu bagus dan dapat diprediksi. Beberapa muatan mungkin terlihat sebagian besar resistif, seperti elemen pemanas, tetapi banyak muatan memiliki semua jenis karakteristik yang kacau atau bervariasi secara dinamis. Misalnya, input untuk mengalihkan pasokan daya sebagian besar terlihat seperti resistensi negatif karena sebagian besar adalah daya yang konstan. Terkadang sirkuit catu daya dirancang khusus untuk menyajikan profil beban tertentu ke input. Catu daya AC ke DC dengan koreksi faktor daya adalah contoh yang bagus.

Untuk menentukan karakteristik dari beban yang tidak diketahui, Anda harus mengukurnya. Perlu diingat, bahwa banyak muatan tidak termasuk dalam kategori rapi yang bagus seperti arus konstan, daya, atau hambatan. Pikirkan mikrokontroler, misalnya. Karakteristiknya dapat berubah secara dramatis dan cepat tergantung pada apa yang dilakukannya di dalam dan bagaimana hal itu mendorong pin keluaran.

Olin Lathrop
sumber

Jadi pada dasarnya, sebagian besar beban dapat bervariasi ?, artinya akan ada kombinasi antara arus konstan, daya, dan impedansi?

@ JoEm: Atau lebih tepatnya tidak ada kasus khusus. Beban xxx konstan berguna untuk analisis matematika, tetapi tidak banyak terjadi di dunia nyata. Sebuah resistor menghasilkan beban tahanan konstan yang baik, tetapi itu tidak banyak digunakan kecuali sebagai pemanas. Input ke switchers cenderung daya konstan, tetapi ada penyimpangan yang signifikan dari yang biasanya pada rentang beban penuh. Arus konstan sangat langka kecuali ketika sesuatu sengaja dirancang untuk itu.

Olin Lathrop