¿Por qué hay límites de corriente y voltaje en una fuente de alimentación de banco de CC?

P1) ¿Por qué la fuente de alimentación de CC tiene un voltaje bajo, generalmente en el rango de 18 V a 24 V?

Porque eso cubre los voltajes operativos de la mayoría de los circuitos electrónicos para aplicaciones automotrices, de audio, informáticas e industriales.

P2) ¿Por qué hay un límite de corriente integrado en la fuente de alimentación? Según tengo entendido, la fuente de alimentación solo debe suministrar voltaje... y la corriente debe depender de la resistencia del cable o de la resistencia interna del suministro o del componente conectado, es decir, un resistencia o led?

Correcto, en general, pero el límite actual tiene muchas aplicaciones útiles:

1. Protección cuando hay una falla en el circuito.
2. Los LED requieren un control de corriente constante, por lo que es mucho más útil establecer el límite de corriente en lugar de un límite de voltaje.
3. La fuente de alimentación se puede utilizar para cargar baterías con un límite de corriente y voltaje.
4. Los motores de CC pequeños pueden funcionar en modo de par constante cuando funcionan con corriente constante.

(es decir, energía a los electrones en los cables del circuito)

Olvídate de los electrones en los cables. Te llevará a todo tipo de confusión. Solo piense en voltajes, corrientes, potencia y energía.

P3) Cuando cortocircuitamos los terminales de la fuente de alimentación, ¿por qué el voltaje en la fuente se acerca a CERO? ¿Porque la CAÍDA DE VOLTAJE es CERO (ya que no hay ningún componente conectado) pero el voltaje en las TERMINALES de suministro no debería cambiar?

Hay un componente, una resistencia muy baja, tal vez 0.01 Ω, por ejemplo. Si el voltaje se mantuviera en 18 V, entonces una corriente$I = \frac {V}{R} = \frac {18}{0.01} = 1800\ \text A$fluiría. La fuente de alimentación no puede entregar eso, por lo que el límite de corriente se activa y el voltaje colapsa hasta la caída de voltaje en el componente en el límite de corriente . En este ejemplo, en un suministro de 3 A, eso sería$V = IR = 3 \times 0.01 = 0.03 \ \text V$.

Figura 1. Una PSU de banco típica.

Dependiendo de la resolución del voltímetro de la PSU, la pantalla puede mostrar una lectura de todos ceros para una prueba de cortocircuito.

1) Principalmente costo/beneficio. Hay fuentes de alimentación de banco de alto voltaje, que están especializadas. La gran mayoría de los usos de PSU de banco están en el rango de hasta 24 ~ 30 V. (Agregar el rango adicional lo haría mucho más costoso, para poco uso) Además, hay fuentes de alimentación de banco que tienen salidas dobles que puede poner en serie (o en paralelo), por lo que es súper versátil.

2) Una PSU de voltaje ideal proporciona solo voltaje. Una fuente de alimentación de voltaje práctica podría tener alguna protección interna contra sobrecorriente (OCP). Una fuente de alimentación de banco, como instrumento de prueba, tendrá una función de limitación de corriente. Digamos, para proteger su circuito de prueba, o digamos que desea controlar un LED sin un circuito limitador de corriente.

3) Principalmente por lo anterior, y porque los cables tendrán una resistencia muy baja.

¿Por qué una fuente de alimentación de CC tiene un límite de voltaje de salida bajo, generalmente en el rango de 18 V a 24 V?

Los límites en la mayoría de los suministros de banco de CC suelen ser más como 5 V o 15-30 V, y eso se debe a que estos dos rangos cubren la mayoría de los circuitos electrónicos. El rango de 5 V cubre la mayoría de los dispositivos electrónicos digitales, siendo tanto el antiguo estándar de 5 V como los nuevos 3.3, 2.5, 1.8 y voltajes estándar más bajos. El rango más alto cubre la mayoría de los circuitos electrónicos analógicos.

Las fuentes de alimentación para voltajes fuera de este rango son para usos especializados y, por lo tanto, son más raras y más caras que las fuentes de alimentación de banco de productos básicos.

Algunas fuentes de alimentación incorporan ambos rangos y otras solo uno. Una configuración común es dos salidas con límites de 24 o 30 V para alimentar la electrónica analógica bipolar más una sola salida de 5 V de alta corriente para alimentar la sección digital de su circuito.

Muchos suministros de banco tienen salidas flotantes, de modo que en caso de apuro, puede conectar los terminales + y - juntos para obtener hasta 60 V más o menos. Eso cubre incluso muchos casos de uso poco comunes, lo que reduce aún más la necesidad de fuentes de alimentación de mayor voltaje, lo que las hace aún más raras y costosas de lo que podría suponer inicialmente.

¿Por qué hay un límite de corriente integrado en la fuente de alimentación?

Llegaremos a una parte de esto con su tercera subpregunta, pero como han dicho otros, es porque con frecuencia es útil tener uno.

Un uso que no he visto mencionado todavía es que es un buen respaldo para sus esfuerzos de diseño: si ha diseñado un circuito para consumir no más de, digamos, 330 mA pero escucha que el relé limitador de corriente hace clic mientras trabajando en el circuito, sabes que algo anda mal.

Otro uso es que debe diseñar para la fuente de alimentación que eventualmente incluirá con el diseño terminado: ¡no desea diseñar un circuito que solo funcione correctamente cuando se alimenta desde un buen suministro de banco! Las verrugas de pared de baja calidad tendrán sus propios comportamientos de limitación de corriente, por lo que querrá probar eso antes de enviar el producto final. Habilitar la limitación de corriente es una forma de hacerlo antes de seleccionar el modelo de fuente de alimentación de envío.

Podría pensar, por ejemplo, que su circuito funciona bien con 40 mA pero necesita alrededor de 200 mA para la corriente de entrada al momento del encendido. Entonces, pruébelo: configure el suministro de banco a un límite de corriente de 200 mA y vea cómo se comporta. Algunos circuitos harán cosas malas si la corriente es limitada durante el encendido. Si el tuyo hace esto, entonces tienes dos opciones:

1. Arregle el circuito para que haga frente a una corriente de alimentación restringida durante el encendido.

2. Aumente el límite elegido: claramente necesitará una fuente de alimentación más grande para la versión de envío del circuito.

No desea tener una colección de docenas de verrugas de pared con diferentes límites de corriente solo para probar esto, como tampoco quiere docenas de verrugas de pared con diferentes voltajes. Las características de límite de voltaje y corriente son complementarias.

Cuando cortocircuitamos los terminales de la fuente de alimentación, ¿por qué el voltaje de salida de la fuente se aproxima a cero?

¿Qué te dice la Ley de Ohm?

Si la resistencia llega a casi cero y el voltaje se mantiene alto, la corriente se acerca al infinito, lo que, si se permite, tiende a crear un soldador de arco .

Todos los circuitos reales tienen un límite de corriente. El que está en el suministro de su banco está tratando de ahorrarle la molestia de raspar el metal fundido de su banco de trabajo después de cortocircuitar las terminales. También tus manos, cara y ojos.