Stroombron: ideaal en echt

2024 Auteur: Trinity Chesterton | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-02 00:35

Een stroombron (IT) kan worden beschouwd als een elektronisch apparaat dat een elektrische stroom levert aan een extern circuit, onafhankelijk van de spanning op de circuitelementen en op zichzelf.

Een onderscheidende eigenschap van IT is de grote (oneindig grote idealiter) interne weerstand R_{ext. Waarom is dat?}

Stel je voor dat we 100% van het vermogen van de voeding naar de belasting willen overbrengen. Het is een overdracht van energie.

Om 100% vermogen van de bron naar de belasting te leveren, is het noodzakelijk om de weerstand in het circuit te verdelen zodat de belasting dit vermogen ontvangt. Dit proces wordt huidige splitsing genoemd.

Current neemt altijd de kortste weg en kiest de route met de minste weerstand. Daarom moeten we in ons geval de bron en belasting zo organiseren dat de eerste een veel hogere weerstand heeft dan de tweede.

Dit is om ervoor te zorgen dat de stroom van de bron naar de belasting vloeit. Daarom gebruiken we in dit voorbeeld een ideale stroombron met een oneindige interne weerstand. Dit zorgt ervoor dat de stroom van de IT langs de kortste weg vloeit, d.w.z. door de belasting.

OmdatR_{ext van de bron oneindig groot is, zal de uitgangsstroom ervan niet veranderen (ondanks de verandering in de waarde van de belastingsweerstand). De stroom zal altijd de neiging hebben om door de oneindige weerstand van de IT te stromen naar de belasting met relatief lage weerstand. Dit toont de uitgangsstroomgrafiek van een ideale bron.}

Met een oneindig grote interne IT-weerstand hebben eventuele veranderingen in de belastingsweerstandswaarde geen effect op de hoeveelheid stroom die in het externe circuit van een ideale bron vloeit.

Oneindige weerstand is dominant in het circuit en laat de stroom niet veranderen (ondanks schommelingen in de belastingsweerstand).

Laten we eens kijken naar het hieronder getoonde ideale stroombroncircuit.

Omdat IT een oneindige weerstand heeft, heeft de stroom die uit de bron vloeit de neiging om de weg van de minste weerstand te vinden, namelijk een belasting van 8Ω. Alle stroom van de stroombron (100mA) vloeit door de 8Ω pull-up weerstand. Dit ideale geval is een voorbeeld van 100% energie-efficiëntie.

Laten we nu eens kijken naar het echte IT-circuit (zoals hieronder weergegeven).

Deze bron heeft een weerstand van 10 MΩ, wat hoog genoeg is om een stroom te leveren die dicht bij de volledige 100 mA van de bron ligt, maar in dit geval zal de IT niet 100% van zijn vermogen leveren.

Dit komt omdat de internede bronweerstand zal een deel van de stroom opnemen, wat resulteert in een zekere mate van lekkage.

Het kan worden berekend met een specifieke splitsing.

Bron levert 100 mA. Deze stroom wordt dan gedeeld tussen de 10 MΩ bron en 8Ω belasting.

Met een eenvoudige berekening kunt u bepalen welk deel van de stroom door de belastingsweerstand loopt 8Ω

I=100mA -100mA (8x10-6 MΩ /10MΩ)=99,99mA.

Hoewel fysiek ideale stroombronnen niet bestaan, dienen ze als een model voor het bouwen van echte IT's die qua kenmerken dicht bij elkaar liggen.

In de praktijk worden verschillende soorten stroombronnen gebruikt, die verschillen in circuitoplossingen. De eenvoudigste IT kan een spanningsbroncircuit zijn waarop een weerstand is aangesloten. Deze optie wordt resistief genoemd.

Een stroombron van zeer goede kwaliteit kan op een transistor worden gebouwd. Er is ook een goedkope commerciële FET-stroombron, die slechts een FET is met een p-n-overgang en een poort die op de bron is aangesloten.