Cargas de corriente constante, potencia constante e impedancia constante

He estado buscando información sobre cargas de potencia constante, corriente constante e impedancia/resistencia constante, hay algo de información sobre las cargas de corriente constante, pero muy poca que realmente explique la potencia constante y la impedancia constante.

Entonces, corríjame si me equivoco y trataré de definir lo que entiendo sobre este tema:

  • Una carga de corriente constante es aquella que varía su resistencia interna para lograr una corriente constante independientemente del voltaje que se le esté alimentando (dentro de cierta medida) y por lo tanto la potencia variará.

  • Estoy asumiendo una carga de potencia constante, también varía su resistencia, por lo que la potencia (o el producto de voltaje y corriente) es siempre la misma, independientemente del voltaje o la corriente que se extraiga.

¿Y qué pasa con las cargas de impedancia/resistencia constante? ¿Significa que tanto el voltaje como la corriente variarán y, por lo tanto, la potencia también variará? sin embargo, la impedancia o la resistencia seguirán siendo las mismas?

Y si estamos hablando de CA, también asumo que esto es válido para todas las frecuencias en un cierto rango.

Ahora, en un escenario más convencional, cuando hablamos de cargas diarias regulares, digamos una fuente de alimentación dentro de una computadora que alimenta la placa base y los periféricos, o una fuente de alimentación lineal dentro de un estéreo que alimenta los componentes internos. ¿Estamos hablando de cargas variables de corriente, potencia e impedancia?

¿Cómo se puede determinar si una carga es de corriente, potencia o impedancia constantes?

¡Muchas gracias!

Respuestas (2)

Una carga de potencia constante varía su impedancia al cambiar el voltaje de entrada para mantener la potencia constante. Una carga de impedancia constante es simplemente una carga que presenta una impedancia constante, como una resistencia. Se utiliza un L-Pad para cambiar el nivel de salida de los altavoces mientras se mantiene una carga de impedancia constante en el amplificador.

Un buen ejemplo de una carga de potencia constante es un regulador de conmutación. Dado que esto tiene que mantener su potencia en su carga, debe extraer la misma potencia de su fuente, incluso si la fuente cambia de voltaje.
Este también es un ejemplo de una impedancia negativa porque para mantener la potencia de salida, si el voltaje cae , la corriente debe aumentar (opuesto a una resistencia estándar donde la corriente y el voltaje aumentan/caen entre sí)

Aquí hay un circuito de ejemplo, hecho de un regulador de conmutación de refuerzo LT1377:

Carga de potencia constante

Aquí está la simulación:

Simulación de potencia constante

El voltaje de entrada V(in) (trazo azul) comienza en 4V y aumenta gradualmente hasta 10V. Podemos ver que la potencia (traza roja) se mantiene constante en ~ 1 W con un cambio de 6 V en la entrada (no es perfecto, ya que representa la "vida real" y no es 100 % eficiente, pero está bastante cerca)
También podemos ver la característica de resistencia negativa dinámica (trazo verde) que se debe a que la corriente de entrada cae a medida que aumenta el voltaje. Tt cae de ~ 300 mA a ~ 120 mA sobre el aumento de voltaje de 4 V a 10 V; no se confunda con el signo menos, esa es solo la dirección de medición en LTSpice.
La pendiente de resistencia dinámica se puede calcular aproximadamente mediante (4 V - 10 V) / (300 mA - 120 mA) = -33,3 Ω. Mirándolo de otra manera, 6V / -33.3Ω = -180mA.

Muchas gracias por esa respuesta, fue realmente ilustrativa. Sin embargo, solo tengo una pregunta, cuando hablamos de impedancias negativas, puedo entender el hecho de que aumenta la corriente cuando baja el voltaje, pero ¿cómo es esto exactamente? ¿Significa que la impedancia disminuye para permitir un mayor flujo de corriente de actual, por lo que se considera negativa (porque la impedancia disminuyó)?
@JoeM: vea editar, quise decir que el rastro sea el actual, que es ahora (lo siento). Una impedancia negativa tiene la pendiente opuesta a una positiva, por lo que podemos medir la impedancia (dinámica, es decir, en cambio) tomando la diferencia de dos puntos en la pendiente. Lea la Wiki y mire los NIC (Convertidores de impedancia negativa)
Gracias de nuevo Oli, todavía estoy tratando de entender el enlace Wiki que proporcionaste. Pero creo que entiendo la idea de las impedancias negativas. Un convertidor de impedancia negativa se parece mucho a un amplificador no inversor pero con una resistencia de retroalimentación adicional.
Sí, la NIC en realidad también tiene la corriente que fluye en la dirección opuesta (fluye desde la "carga" a la fuente), por lo que es una resistencia negativa estática (por ejemplo, puede medir en un punto y obtener un valor negativo) La entrada del regulador de conmutación tiene la pendiente de resistencia negativa, pero la corriente es positiva (por ejemplo, fluye de la fuente a la carga) Una verdadera resistencia negativa implica una fuente de energía. Intente trazar algunas curvas IV de componentes en el gráfico del enlace.
..y compare con las versiones negativas (pendiente opuesta y en el caso de resistencia negativa verdadera en el cuadrante opuesto)

Tiene razón en lo que son las cargas de corriente, potencia e impedancia constantes. Sin embargo, la mayoría de las cargas no son tan agradables y predecibles. Algunas cargas pueden parecer principalmente resistivas, como elementos calefactores, pero muchas cargas tienen todo tipo de características complicadas o varían dinámicamente. Por ejemplo, la entrada a las fuentes de alimentación conmutadas se parece en gran medida a resistencias negativas porque en su mayoría son de potencia constante. A veces, el circuito de la fuente de alimentación está diseñado específicamente para presentar un determinado perfil de carga a la entrada. Una fuente de alimentación de CA a CC con corrección del factor de potencia es un buen ejemplo de ello.

Para determinar las características de una carga desconocida, debe medirla. Tenga en cuenta, sin embargo, que muchas cargas no entran en una categoría ordenada y agradable como corriente constante, potencia o resistencia. Piense en un microcontrolador, por ejemplo. Sus características pueden cambiar dramática y rápidamente dependiendo de lo que esté haciendo en el interior y de cómo pueda estar impulsando los pines de salida.

Entonces, básicamente, ¿la mayoría de las cargas podrían variar? ¿Lo que significa que a veces será una combinación de corriente, potencia e impedancia constantes?
@JoeM: O, más exactamente, ninguno de los casos especiales. Las cargas xxx constantes son útiles para el análisis matemático, pero no ocurren mucho en el mundo real. Una resistencia hace una buena carga de resistencia constante, pero eso no sirve de mucho, excepto como calentador. La entrada a los conmutadores tiende a ser de potencia constante, pero hay desviaciones significativas de eso por lo general en el rango de carga completa. La corriente constante es bastante rara, excepto cuando algo está diseñado deliberadamente para eso.
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