منبع ولتاژ: چیست

چیست منبع ولتاژ؟

منبع ولتاژ به دستگاهی تعریف می‌شود که انرژی الکتریکی را به مدار متصل شده تحویل می‌دهد. به عبارت ساده‌تر، این یک نیروی فشار است که الکترون‌ها را به طور مداوم در سیمی که به آن وصل شده‌اند حرکت می‌دهد. آن را مانند پمپ در یک سیستم آب در نظر بگیرید، فقط این پمپ برای الکترون‌ها در یک سیم است. این منبع ولتاژ معمولاً در بسیاری از دستگاه‌ها و سیستم‌های الکتریکی استفاده می‌شود.

منبع ولتاژ معمولاً به صورت دستگاه دوطرفه ظاهر می‌شود، به این معنی که دو نقطه برای اتصال دارد - یکی برای الکترون‌های ورودی و یکی برای الکترون‌های خروجی. این مفهوم پشتیبانی از استفاده روزمره ما از برق است، که همه چیز را از تلفن همراه شما تا وسایل خانگی در آشپزخانه تغذیه می‌کند.

نوع‌های منبع ولتاژ

نوع‌های اصلی منبع ولتاژ شامل موارد زیر است:

• منبع ولتاژ مستقل: این نوع به دو زیرمجموعه تقسیم می‌شود – منبع ولتاژ مستقیم و منبع ولتاژ متناوب.

• منبع ولتاژ وابسته: این نوع به دو زیرمجموعه تقسیم می‌شود – منبع ولتاژ کنترل شده با ولتاژ و منبع ولتاژ کنترل شده با جریان.

منبع ولتاژ مستقل

منبع ولتاژ مستقل می‌تواند ولتاژ ثابت (ثابت یا متغیر با زمان) را به مدار تحویل دهد و به هیچ عنصر یا کمیت دیگری در مدار وابسته نیست.

منبع ولتاژ مستقیم یا منبع ولتاژ ثابت زمانی

منبع ولتاژ که می‌تواند ولتاژ ثابت به عنوان خروجی تولید کند، به عنوان منبع ولتاژ مستقیم شناخته می‌شود. جریان الکترون‌ها همیشه در یک جهت خواهد بود که قطبیت همیشه یکسان است. مقدار ولتاژ با زمان تغییر نمی‌کند. مثال: ژنراتور DC، باتری، سلول‌ها و غیره.

منبع ولتاژ متناوب

منبع ولتاژ که می‌تواند ولتاژ متناوب به عنوان خروجی تولید کند، به عنوان منبع ولتاژ متناوب شناخته می‌شود. در اینجا، قطبیت به طور منظم معکوس می‌شود. این ولتاژ باعث می‌شود که جریان در یک جهت برای مدتی و بعداً در جهت دیگری برای مدتی دیگر جریان یابد. به عبارت دیگر، این ولتاژ متغیر با زمان است. مثال: مبدل 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 هر بخش دیگری از مدار وابسته است، به عنوان منبع ولتاژ وابسته شناخته می‌شود.

آنها چهار ترمینال دارند. وقتی منبع ولتاژ به ولتاژ در هر بخش دیگری از مدار وابسته است، به آن منبع ولتاژ کنترل شده با ولتاژ (VCVS) گفته می‌شود.

وقتی منبع ولتاژ به جریان در هر بخش دیگری از مدار وابسته است، به آن منبع ولتاژ کنترل شده با جریان (CCVS) گفته می‌شود (در شکل زیر نشان داده شده است).

منبع ولتاژ ایده‌آل

منبع ولتاژ می‌تواند ولتاژ ثابت به مدار تحویل دهد و به عنوان منبع ولتاژ مستقل نیز شناخته می‌شود زیرا از جریانی که مدار می‌گیرد مستقل است. مقاومت داخلی در اینجا صفر است. به عبارت دیگر، هیچ انرژی به دلیل مقاومت داخلی ضایع نمی‌شود.

با وجود مقاومت بار یا جریان در مدار، این منبع ولتاژ ولتاژ ثابتی تحویل می‌دهد. آن عملکرد یک منبع ولتاژ 100٪ کارآمد را انجام می‌دهد. تمام ولتاژ منبع ولتاژ ایده‌آل می‌تواند به طور کامل به بار در مدار سقوط کند.

برای درک یک منبع ولتاژ ایده‌آل، می‌توانیم مثالی از مدار نشان داده شده بالا بزنیم. باتری نشان داده شده در اینجا 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 خواهد کرد.

منبع ولتاژ واقعی یا عملی

بعداً می‌توانیم مداری با منبع ولتاژ عملی دارای مقاومت داخلی 1Ω در مدار مشابهی که در بالا توضیح داده شده است در نظر بگیریم. به دلیل مقاومت داخلی، مقدار کمی افت ولتاژ در RIN خواهد بود.

بنابراین، ولتاژ خروجی از 1.7V به 1.49V کاهش می‌یابد. بنابراین در موارد عملی، به دلیل مقاومت داخلی کاهش ولتاژ منبع رخ می‌دهد.

می‌توانیم نتیجه‌گیری کنیم که منبع ولتاژ ایده‌آل به عنوان مدل حفظ می‌شود و منبع ولتاژ واقعی با حداقل مقاوم