منبع ولتاژ چیست؟ معرفی منبع تغذیه الکتریکی

یک منبع دستگاهی است که می تواند توان الکتریکی را به مدار متصل شده به آن منتقل کند. یک منبع می‌ تواند از نوع ولتاژ یا جریان باشد. در این مقاله، در مورد منبع ولتاژ صحبت می کنیم. منبع ولتاژ در واقع یک عنصر غیرفعال است که می تواند یک نیروی مداوم برای حرکت الکترون ها از طریق سیمی که به آن متصل است ایجاد کند. منبع ولتاژ معمولاً یک دستگاه با دو ترمینال است.

انواع منبع ولتاژ

منبع ولتاژ مستقل: در دو نوع منبع ولتاژ مستقیم (DC) و منبع ولتاژ متناوب (AC) وجود دارد.

منبع ولتاژ وابسته: شامل منبع ولتاژ کنترل شده با ولتاژ و منبع ولتاژ کنترل شده با جریان است.

منبع ولتاژ مستقل

منبع ولتاژی که بتواند ولتاژ ثابتی (ثابت یا متغیر با زمان) را به مدار بدهد و به هیچ عنصر یا کمیت دیگری در مدار بستگی نداشته باشد، منبع ولتاژ مستقل نامیده می شود.

منبع ولتاژ مستقیم یا منبع ولتاژ ثابت

منبع ولتاژی که می تواند ولتاژ ثابتی را به عنوان خروجی تولید کند، منبع ولتاژ مستقیم (DC) نامیده می شود. حرکت الکترون ها در این منبع همیشه در یک جهت خواهد بود که باعث می شود قطبیت همیشه یکسان باشد. در منبع ولتاژDC  مقدار ولتاژ با گذشت زمان تغییر نمی کند. از منابع ولتاژ مستقیم می توان به ژنراتور DC، باتری، سلول ها و… اشاره کرد.

منبع ولتاژ متناوب

منبع ولتاژی که می تواند ولتاژ متناوب را به عنوان خروجی تولید یا انتقال دهد، منبع ولتاژ متناوب گفته می شود. در این منبع، قطبیت در فاصله های زمانی منظم معکوس می شود. این ولتاژ باعث می شود جریان برای مدتی در یک جهت و برای مدتی دیگر در جهت دیگری جریان یابد. که به این معنی است که مقدار ولتاژ با گذشت زمان تغییر می کند. منابع ولتاژ متناوبی از جمله : مبدل DC به AC، دینام و… وجود دارند.

منبع ولتاژ وابسته یا کنترل شده

یک منبع ولتاژ که ولتاژی را به عنوان خروجی ارائه می دهد که یا ثابت است یا ثابت نیست و همیشه به مقادیر دیگری مانند ولتاژ یا جریان در قسمت دیگری از مدار بستگی دارد، منبع ولتاژ وابسته نامیده می شود. منابع ولتاژ وابسته چهار ترمینال دارند. هنگامی که منبع ولتاژ به ولتاژ بخش دیگری از مدار بستگی داشته باشد، به آن منبع ولتاژ کنترل شده ولتاژ (VCVS) می گویند.

زمانی که منبع ولتاژ به جریان در بخش دیگری از مدار بستگی داشته باشد، آن را منبع ولتاژ کنترل شده جریان (CCVS) می نامند که در شکل زیر نشان داده شده است.

منبع ولتاژ ایده آل

منبع ولتاژی که می تواند ولتاژ ثابتی را به مدار بدهد و به عنوان منبع ولتاژ مستقل نیز شناخته می شود منبع ولتاژ ایده آل نامیده می شود. این منبع مستقل از جریانی است که مدار می کشد. مقدار مقاومت داخلی در این منبع صفر است. یعنی هیچ توانی به دلیل مقاومت داخلی تلف نمی شود.

حتی با وجود مقاومت بار یا جریان در مدار، این منبع ولتاژ ثابتی می دهد. منبع ولتاژ ایده آل به عنوان یک منبع ولتاژ 100٪ مفید عمل می کند. تمام ولتاژ این منبع می تواند به طور کامل به بار در مدار داده شود.

برای درک منبع ولتاژ ایده ‌آل، می ‌توان از مداری که در بالا نشان داده شده است مثالی بیاوریم. باتری نشان داده شده در اینجا یک منبع ولتاژ ایده آل است که 1.7 ولت به مدار ولتاژ می دهد. مقاومت داخلی آن RIN = 0Ω است. بار مقاومتی در مدار R load = 7Ω است. در اینجا، می توانیم ببینیم که بار تمام 1.7 ولت باتری را دریافت می کند.

منبع ولتاژ حقیقی (کاربردی)

می توانیم مداری را با منبع ولتاژ کاربردی با مقاومت داخلی 1 Ω در مدار مشابهی که در بالا توضیح داده شد در نظر بگیریم. به دلیل مقاومت داخلی، مقدار کمی افت ولتاژ در RIN (مقاومت داخلی) وجود خواهد داشت. بنابراین، ولتاژ خروجی از 1.7 ولت به 1.49 ولت کاهش می یابد. به دلیل وجود مقاومت داخلی، ولتاژ منبع مقداری کاهش می یابد.

اکنون می‌ توانیم نتیجه بگیریم که منبع ولتاژ ایده‌ آل به عنوان مدل نگهداری می‌ شود و منبع ولتاژ کاربردی با حداقل مقاومت داخلی ساخته می ‌شود تا منبع ولتاژ با حداقل تلفات توان به منبع ایده‌ آل نزدیک شود.