¿Hay una fuente de alimentación constante?

Sí, es muy fácil construir una fuente de alimentación constante.

Tomemos, por ejemplo, un convertidor de aumento de modo de conmutación ordinario.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Supongamos que funciona en modo discontinuo y no tiene una rectificación síncrona (es decir, solo un diodo). Si el interruptor se opera con un ciclo de servicio fijo (es decir, sin retroalimentación), pone una cantidad fija de energía en el inductor cada vez que se cierra. La cantidad de energía depende solo del voltaje de entrada, la inductancia y el tiempo de encendido. Esa energía se descarga en la carga cuando se abre el interruptor.

Energía constante por ciclo × número constante de ciclos por segundo = energía constante por segundo = potencia constante.

Independientemente de la resistencia de la carga, el voltaje y los niveles de corriente se ajustarán para coincidir con ese valor de potencia.

En términos de límites prácticos, si la salida de este suministro está cortocircuitada, entonces la corriente estará limitada por la resistencia de los componentes internos (el inductor y el diodo). Si la salida se deja abierta, el voltaje estará limitado por la capacitancia distribuida de los componentes: el inductor "sonará" con algo de alto voltaje en la frecuencia de resonancia automática.

Sí, pero, lo que es más importante, estos dispositivos se denominan cargas electrónicas. Se pueden configurar para extraer una corriente constante o un PODER constante de una fuente de alimentación. Son útiles para pruebas de suministro de energía, pruebas de batería y pruebas solares.

Las fuentes de alimentación constantes son menos comunes, pero una aplicación práctica es mantener una pantalla LCD que se usa en el exterior con suficiente frío para que las imágenes en movimiento no se manchen. El elemento calefactor de la pantalla LCD es una lámina delgada de material translúcido llamado Indium Tin Oxide. O puede haber un cable delgado en la pantalla LCD. En cualquier caso, la resistencia del calentador varía considerablemente con la temperatura. Si alimentara el calentador con una corriente constante o con un voltaje constante, la potencia sería una función importante de la temperatura ambiente.

Sin embargo, deseamos tener una potencia relativamente constante, por lo que se utiliza una fuente de alimentación constante.

Una verdadera fuente de "potencia constante" emitiría una corriente infinita en corto, y produciría un voltaje infinito a través de un circuito abierto; en la práctica, cualquier suministro tendrá un límite al voltaje y la corriente que producirá, independientemente de la potencia de salida.

Entre esos límites, muchas fuentes de conmutación en el rango de 60 vatios se comportarán de manera muy parecida a las fuentes de alimentación constante cuando la corriente es lo suficientemente alta como para que a plena tensión necesiten emitir más energía de la que son capaces, pero lo suficientemente bajo como para no activar un circuito limitador de corriente. Por lo que puedo decir, es común que una familia de suministros de diferentes voltajes tengan la misma corriente máxima, y se diferencien solo en el voltaje máximo que producirán. Si se realiza un gráfico log-log de las curvas de voltaje de corriente de salida, los suministros de una familia compartirán la misma línea diagonal para la potencia de salida y la misma línea vertical para la corriente máxima; la única diferencia será la altura de una línea horizontal que limita el voltaje máximo.

Tenga en cuenta que uno debe verificar las hojas de datos de cualquier suministro que desee utilizar de tal manera, para asegurarse de que uno tiene claro qué aspectos de la operación están o no están especificados.

¿Existe una fuente de alimentación constante

Sí, esto es posible hacerlo. En realidad lo hice una vez hace muchos años como demostración. El voltaje y la corriente se pueden medir directamente y controlar directamente con la electrónica analógica, por lo que la respuesta puede ser buena. No hay una buena manera de controlar directamente el poder, ni de medir el poder.

La potencia es el producto del voltaje y la corriente, por lo que una forma es medir esos dos y luego realizar una multiplicación para obtener una señal proporcional a la potencia. Esto es difícil en la electrónica analógica. Cuando hice esto hace mucho tiempo, usé un procesador digital para calcular la potencia a partir del voltaje y la corriente medidos, y luego ajustar la salida hacia arriba y hacia abajo en consecuencia. Esto fue hace mucho tiempo y estaba usando una computadora de escritorio a través de una interfaz IEEE-488 para controlar la electrónica. Hizo aproximadamente 10 iteraciones de bucle por segundo, lo cual fue suficiente para demostrar lo que quería demostrar.

Hoy en día, las fuentes de alimentación de conmutación se controlan de manera rutinaria mediante pequeños procesadores integrados que miden el voltaje y, a veces, la corriente de cada pulso de conmutación. Los multiplicadores digitales pueden ser tan cortos como los ciclos individuales, por lo que hacer el control de potencia en bucle cerrado es mucho más factible hoy en día. Sin embargo, hay muy poco uso para esto. He diseñado un montón de fuentes de alimentación de conmutación de voltaje constante y algunas fuentes de alimentación de conmutación de corriente constante, pero nunca una fuente de alimentación constante. Eso no es porque no se pueda hacer razonablemente hoy, sino porque no he encontrado un uso para uno.

es decir, ¿un dispositivo cuya salida nunca varía?

Esta es una pregunta sin sentido. ¿Qué salida ? ¿Voltaje? ¿Corriente? ¿Poder? ¿Algo más? Hacemos ingeniería aquí, no agitando las manos.

También parece haber cierta confusión sobre lo que una fuente de alimentación puede y no puede controlar. Piense incluso en el caso simple donde la carga (lo que está conectado a la fuente de alimentación más allá del control de la fuente) puede ser cualquier resistencia. El voltaje, la corriente y la resistencia están relacionados por la ley de Ohm:

Corriente = Tensión / Resistencia

o en unidades comunes:

A = V / Ω

Note que solo hay dos grados de libertad en esta relación. Si define alguno de los dos, no queda otra opción sobre el tercero. Dado que la carga siempre obtiene un grado de libertad, la fuente de alimentación solo obtiene un grado de libertad también.

Puedes reorganizar esto de varias maneras. Para un suministro de voltaje constante, el suministro elige el voltaje, la carga elige la resistencia y la corriente sale a lo que sale. O bien, la carga elige la corriente y la resistencia aparente vista por el suministro se desprende de lo que sale.

La potencia es voltaje por corriente. Con esto y la ley de Ohm, puedes obtener:

Potencia = Voltaje ² / Resistencia

De nuevo, solo dos grados de libertad. Si la fuente de alimentación regula la potencia y la carga elige la resistencia, entonces el voltaje sale a lo que sale.

No puedes engañar a la física básica.

Una fuente de voltaje es bastante fácil, excepto cuando piensa en cortocircuitos: se toma una corriente infinita y, por esta razón, las fuentes de voltaje, en el sentido más estricto, no existen.

Las fuentes de corriente tienen el mismo problema en un circuito abierto: cómo se puede bombear la corriente al espacio sin que la fuente de corriente ejerza voltajes infinitos para forzar una corriente constante.

Las fuentes de alimentación se crean a partir de fuentes de tensión y de corriente y pueden existir en papel, pero, al igual que las fuentes de corriente y tensión, no coinciden con las expectativas teóricas.

Un convertidor de voltaje de retorno con una frecuencia de oscilación fija y un ciclo de trabajo fijo producirá una potencia constante siempre que la carga no varíe demasiado rápido.

Cuando la carga varía con el tiempo, el filtro de salida evita que el convertidor ajuste la potencia suministrada rápidamente, lo que puede o no ser un problema en su caso.

Existen fuentes de alimentación disponibles comercialmente que tienen un modo de alimentación constante. Un ejemplo es la serie SG de Sorensen.

Hay otra forma de producir una fuente de energía constante aproximada, que es útil si su carga cambia con la temperatura. Si coloca una resistencia en serie del mismo valor que la carga, la potencia se empareja. Una forma de verlo es que si la resistencia en serie es cero, entonces la carga es impulsada por un voltaje constante. Si la resistencia en serie es infinita, la carga es impulsada por una corriente constante. dP / dR = 0 cuando Rs = Rl. Por supuesto, esta no es una forma ecológica de hacerlo. Roger Williamson

otro uso para una fuente de energía constante de baja potencia podría ser medir el flujo de gas con un solo cable de nicrom. Empuje el poder constante a través del alambre; se genera una cantidad constante de calor, el cable se calienta y la resistencia del cable aumenta. Puede calcular la resistencia del cable a partir del voltaje / corriente y, por lo tanto, puede conocer la temperatura del cable. En gas estacionario, la ganancia de temperatura por encima de la temperatura ambiente puede determinarse así.

el gas que pasa por el cable elimina el calor del cable a una velocidad mayor que a velocidad cero, y la pérdida de calor es proporcional a la velocidad del gas.

Fuentes de alimentación prácticas de VA constante. ¿Qué pasa con los soldadores de gama alta. Normalmente, los soldadores son Constante I (barra) o Constante V (mig). Los soldadores de alta gama le permiten ajustar la pendiente VA. No son perfectos, pero permiten un rango de ajuste en algún lugar entre la constante I y la constante V. Con una pendiente VA negativa, la entrada de energía a la piscina de soldadura es independiente de la longitud del arco y el operador solo tiene que controlar la velocidad de soldadura, lo que hace su trabajo más fácil.