Μια πηγή ρεύματος (IT) μπορεί να θεωρηθεί ως μια ηλεκτρονική συσκευή που παρέχει ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα εξωτερικό κύκλωμα, ανεξάρτητα από την τάση στα στοιχεία του κυκλώματος και στον εαυτό της.
Μια χαρακτηριστική ιδιότητα του IT είναι η μεγάλη (απεριόριστα μεγάλη ιδανικά) εσωτερική αντίσταση Rext. Γιατί είναι αυτό;
Ας φανταστούμε ότι θέλουμε να μεταφέρουμε το 100% της ισχύος από το τροφοδοτικό στο φορτίο. Είναι μια μεταφορά ενέργειας.
Για την παροχή ισχύος 100% από την πηγή στο φορτίο, είναι απαραίτητο να κατανεμηθεί η αντίσταση στο κύκλωμα έτσι ώστε το φορτίο να λάβει αυτήν την ισχύ. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται τρέχουσα διαίρεση.
Το ρεύμα ακολουθεί πάντα το συντομότερο μονοπάτι, επιλέγοντας τη διαδρομή με τη μικρότερη αντίσταση. Επομένως, στην περίπτωσή μας, πρέπει να οργανώσουμε την πηγή και το φορτίο με τέτοιο τρόπο ώστε το πρώτο να έχει πολύ μεγαλύτερη αντίσταση από το δεύτερο.
Αυτό γίνεται για να διασφαλιστεί ότι το ρεύμα ρέει από την πηγή στο φορτίο. Γι' αυτό χρησιμοποιούμε σε αυτό το παράδειγμα μια ιδανική πηγή ρεύματος που έχει άπειρη εσωτερική αντίσταση. Αυτό διασφαλίζει ότι το ρεύμα ρέει από το IT κατά μήκος της συντομότερης διαδρομής, δηλαδή μέσω του φορτίου.
ΕπειδήΤο Rext της πηγής είναι απείρως μεγάλο, το ρεύμα εξόδου από αυτήν δεν θα αλλάξει (παρά την αλλαγή στην τιμή της αντίστασης φορτίου). Το ρεύμα θα τείνει πάντα να ρέει μέσω της άπειρης αντίστασης του IT προς το φορτίο με σχετικά χαμηλή αντίσταση. Αυτό δείχνει το γράφημα ρεύματος εξόδου μιας ιδανικής πηγής.
Με μια απείρως μεγάλη εσωτερική αντίσταση IT, οποιεσδήποτε αλλαγές στην τιμή αντίστασης φορτίου δεν επηρεάζουν την ποσότητα του ρεύματος που ρέει στο εξωτερικό κύκλωμα μιας ιδανικής πηγής.
Η άπειρη αντίσταση είναι κυρίαρχη στο κύκλωμα και δεν επιτρέπει την αλλαγή του ρεύματος (παρά τις διακυμάνσεις της αντίστασης φορτίου).
Ας δούμε το ιδανικό κύκλωμα πηγής ρεύματος που φαίνεται παρακάτω.
Επειδή το ΙΤ έχει άπειρη αντίσταση, το ρεύμα που ρέει από την πηγή τείνει να βρει τη διαδρομή της ελάχιστης αντίστασης, που είναι ένα φορτίο 8Ω. Όλο το ρεύμα από την πηγή ρεύματος (100mA) ρέει μέσω της αντίστασης έλξης 8Ω. Αυτή η ιδανική περίπτωση είναι ένα παράδειγμα 100% ενεργειακής απόδοσης.
Τώρα ας δούμε το πραγματικό κύκλωμα πληροφορικής (όπως φαίνεται παρακάτω).
Αυτή η πηγή έχει αντίσταση 10 MΩ η οποία είναι αρκετά υψηλή ώστε να παρέχει ρεύμα πολύ κοντά στα πλήρη 100 mA της πηγής, ωστόσο σε αυτήν την περίπτωση το IT δεν θα αποδώσει το 100% της ισχύος του.
Αυτό συμβαίνει επειδή το εσωτερικόη αντίσταση της πηγής θα πάρει μέρος του ρεύματος, με αποτέλεσμα μια συγκεκριμένη ποσότητα διαρροής.
Μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας έναν συγκεκριμένο διαχωρισμό.
Η πηγή αποδίδει 100 mA. Αυτό το ρεύμα μοιράζεται στη συνέχεια μεταξύ της πηγής 10 MΩ και του φορτίου 8Ω.
Με έναν απλό υπολογισμό, μπορείτε να προσδιορίσετε ποιο μέρος του ρεύματος ρέει μέσω της αντίστασης φορτίου 8Ω
I=100mA -100mA (8x10-6 MΩ /10MΩ)=99,99mA.
Αν και δεν υπάρχουν φυσικά ιδανικές πηγές ρεύματος, χρησιμεύουν ως μοντέλο για την κατασκευή πραγματικών IT που είναι κοντά στα χαρακτηριστικά τους.
Στην πράξη, χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι πηγών ρεύματος, που διαφέρουν στις λύσεις κυκλωμάτων. Το απλούστερο IT μπορεί να είναι ένα κύκλωμα πηγής τάσης με μια αντίσταση συνδεδεμένη σε αυτό. Αυτή η επιλογή ονομάζεται αντίσταση.
Μια πολύ καλής ποιότητας πηγή ρεύματος μπορεί να κατασκευαστεί σε ένα τρανζίστορ. Υπάρχει επίσης μια φτηνή εμπορική πηγή ρεύματος FET, η οποία είναι απλώς ένα FET με μια διασταύρωση p-n και μια πύλη συνδεδεμένη στην πηγή.
