منبع ولتاژ: چیست
چه چیزی منبع ولتاژ است؟
منبع ولتاژ به دستگاهی تعریف میشود که انرژی الکتریکی را به مدار متصل شده ارائه میدهد. به عبارت سادهتر، آن مانند نیروی هلی است که الکترونها را به طور مداوم در سیمی که به آن وصل شدهاند حرکت میدهد. آن را مانند پمپ در یک سیستم آب فرض کنید، فقط این پمپ برای الکترونها در یک سیم است. این منبع ولتاژ در بسیاری از دستگاهها و سیستمهای الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرد.
منبع ولتاژ معمولاً به صورت دستگاه دوطرفه ظاهر میشود، یعنی دو نقطه برای اتصال دارد - یکی برای الکترونهای ورودی و یکی برای الکترونهای خروجی. این مفهوم پشتیبان روزمره استفاده ما از برق است، که هر چیزی را از تلفن همراه شما تا لوازم خانگی آشپزخانه تغذیه میکند.
نوعهای منبع ولتاژ
نوعهای اصلی منبع ولتاژ شامل:
منبع ولتاژ مستقل: آنها دو زیرگروه دارند – منبع ولتاژ مستقیم و منبع ولتاژ متناوب.
منبع ولتاژ وابسته: آنها دو زیرگروه دارند – منبع ولتاژ کنترل شده توسط ولتاژ و منبع ولتاژ کنترل شده توسط جریان.
منبع ولتاژ مستقل
منبع ولتاژ مستقل میتواند ولتاژ ثابت (ثابت یا متغیر با زمان) به مدار ارائه دهد و این ولتاژ به هیچ عنصر یا کمیت دیگری در مدار وابسته نیست.
منبع ولتاژ مستقیم یا منبع ولتاژ غیرمتغیر با زمان
منبع ولتاژ که میتواند ولتاژ ثابت به عنوان خروجی تولید کند، منبع ولتاژ مستقیم نامیده میشود. جریان الکترونها یا جریانها همیشه در یک جهت خواهد بود. مقدار ولتاژ با زمان تغییر نخواهد کرد. مثال: ژنراتور DC، باتری، سلولها و غیره.
منبع ولتاژ متناوب
منبع ولتاژ که میتواند ولتاژ متناوب به عنوان خروجی تولید کند، منبع ولتاژ متناوب نامیده میشود. در اینجا، قطبیت در فواصل منظم معکوس میشود. این ولتاژ باعث میشود جریان در یک جهت برای مدتی و بعد از آن در جهت دیگری برای مدتی دیگر جریان یابد. یعنی آن تغییرات با زمان دارد. مثال: تبدیل کننده DC به AC، آلترناتور و غیره.
منبع ولتاژ وابسته یا کنترل شده
منبع ولتاژ که ولتاژ خروجی ثابت یا ثابت نمیدهد و همیشه به کمیتهای دیگری مانند ولتاژ یا جریان در بخش دیگری از مدار وابسته است، منبع ولتاژ وابسته نامیده میشود.
این منبع چهار ترمینال دارد. وقتی منبع ولتاژ به ولتاژ در بخش دیگری از مدار وابسته است، آن را منبع ولتاژ کنترل شده توسط ولتاژ (VCVS) مینامند.
وقتی منبع ولتاژ به جریان در بخش دیگری از مدار وابسته است، آن را منبع ولتاژ کنترل شده توسط جریان (CCVS) مینامند (در شکل زیر نشان داده شده است).
منبع ولتاژ ایدهآل
منبع ولتاژ میتواند ولتاژ ثابت به مدار ارائه دهد و این منبع به عنوان یک منبع ولتاژ مستقل نیز شناخته میشود چون این منبع مستقل از جریانی است که مدار میگیرد. مقدار مقاومت داخلی مقاومت صفر است. یعنی هیچ انرژی از دست نمیرود به دلیل مقاومت داخلی.
با وجود مقاومت بار یا جریان در مدار، این منبع ولتاژ ولتاژ ثابتی ارائه میدهد. این منبع به عنوان منبع ولتاژ 100٪ کارآمد عمل میکند. تمام ولتاژ منبع ولتاژ ایدهآل میتواند به طور کامل به بار در مدار سقوط کند.
برای درک منبع ولتاژ ایدهآل، میتوانیم مثالی از مداری که در بالا نشان داده شده است بزنیم. باتری نشان داده شده یک منبع ولتاژ ایدهآل است که 1.7V تحویل میدهد. مقاومت داخلی RIN = 0Ω است. مقاومت بار در مدار RLOAD = 7Ω است. در اینجا میتوانیم ببینیم که بار تمام 1.7V باتری را دریافت میکند.
