- Arbeta med nuvarande avdelningskrets
- Testa strömavdelningskrets i hårdvara
- Aktuella avdelningstillämpningar
När du utformar en elektronisk krets finns det många situationer när en krets kräver olika värden på spänning och strömkällor. Till exempel, när du ställer in den förinställda spänningen för en Op-Amp, är det mycket vanligt att använda en potentialdelarkrets för att erhålla de nödvändiga spänningsvärdena. Men tänk om vi behöver ett specifikt strömvärde? I likhet med spänningsdelaren finns det en annan typ av krets som kallas strömdelare som kan användas för att dela den totala strömmen i flera inom en sluten krets. Så i den här handledningen lär vi oss hur man bygger en enkel strömdelarkrets med hjälp av den resistiva metoden (endast med motstånd). Observera att det också är möjligt att skapa en strömdelare med hjälp av induktorer och att kretsens funktion kommer att vara densamma.
Arbeta med nuvarande avdelningskrets
Ett motstånd är den mest använda passiva komponenten inom elektronik och det är väldigt enkelt att konstruera en strömdelare med hjälp av motstånd. Strömdelaren är en linjär krets som delar upp den totala strömmen som strömmar in i en krets och skapar en uppdelning eller producerar en bråkdel av den totala strömmen.
Enligt den aktuella delningsregeln kommer strömmen som strömmar genom en parallell gren i en krets vara lika med produkten av total ström och förhållandet mellan motsatt grenmotstånd och totalt motstånd. Således med den aktuella delningsregeln kan vi beräkna strömmen som flyter genom en gren om vi känner till det totala ström- och motståndsvärdet för andra grenar. Vi kommer att förstå mer om detta när vi fortsätter.
Den nuvarande avdelaren kan byggas enkelt med hjälp av KCL (Kirchhoffs nuvarande lag) och Ohms Law. Låt oss se hur denna uppdelning sker i en parallellkopplad resistiv krets.
I bilden ovan är två motstånd på 1 Ohm anslutna parallellt, vilket är R1 och R2. Dessa två motstånd delar den totala strömmen som strömmar genom motståndet. Eftersom spänningen över dessa två motstånd är densamma, kan strömmen som strömmar genom varje motstånd beräknas med hjälp av strömavdelningsformeln
Således är den totala strömmen I Total = I R1 + I R2 enligt Kirchoffs nuvarande lag.
För att hitta strömmen för varje motstånd använder vi Ohms lag I = V / R på varje motstånd. I så fall, I R1 = V / R1 och I R2 = V / R2
Därför, om vi använder dessa värden i I Total = I R1 + I R2 kommer den totala strömmen att vara
Total ström = V / R1 + V / R2 = V (1 / R1 + 1 / R2)
Således, V = I totalt (1 / R1 + 1 / R2) -1 = I totalt (R1R2 / R1 + R2)
Så om vi kan beräkna det totala motståndet och den totala strömmen, kan vi genom att använda formeln ovan få den delade strömmen genom motståndet. De aktuella delningsregelformlerna för att beräkna för ström genom R1 kan ges som
I R1 = V / R1 = I total I R1 = I total (R2 / (R1 + R2))
På samma sätt kan de nuvarande delningsregelformlerna för att beräkna för ström genom R2 ges som
I R2 = V / R2 = I total I R2 = I total (R1 / (R1 + R2))
Där motstånden är mer än två måste man beräkna den totala eller ekvivalenta motståndet för att ta reda på den delade strömmen i varje motstånd med hjälp av formeln
I = V / R
Testa strömavdelningskrets i hårdvara
Låt oss se hur denna nuvarande avdelare fungerar i ett verkligt scenario.
Det finns tre motstånd i ovanstående schema som är anslutna till en fast eller konstant strömkälla på 1A. Alla motstånd är klassade som 1 Ohm. Därför R1 = R2 = R3 = 1 Ohm.
Denna krets testas i panelen genom att ansluta motstånden en efter en i en parallell konfiguration med en 1A konstant strömkälla ansluten över kretsen. Du kan också kontrollera denna enkla konstantströmskrets för att lära dig hur strömkällan fungerar och hur du bygger en på egen hand. I bilden nedan är ett enda motstånd anslutet över kretsen.
Strömmen visar 1A i multimätaren när den är ansluten över motståndet. Därefter läggs ett andra 1 Ohms motstånd till. Strömmen sjönk till hälften, ungefär 500 mA i varje motstånd enligt nedan
Varför har detta hänt? Låt oss ta reda på det med hjälp av den aktuella avdelningsberäkningen. När två motstånd på 1 Ohm är anslutna parallellt, kommer motsvarande motstånd att vara -
R ekvivalent = (1 / (1 / R1 + 1 / R2)) = (1 / (1/1 + 1/1) = 0,5 ohm
Därför, när två 1 Ohm-motstånd var anslutna parallellt, blev ekvivalent motstånd 0,5 Ohm. Således är strömmen genom R1
I R1 = I totalt (R ekvivalent / R1) I R1 = 1A (0,5 Ohm / 1 Ohm) = 0,5 Amp
Samma mängd ström strömmar genom det andra motståndet eftersom R2 är samma 1 ohm motstånd och strömmen är konstant upp till 1A. Multimetern visar cirka 0,5 ampere som strömmar genom de två motstånden.
Nu är ytterligare 1 Ohm-motstånd anslutet i kretsen. Multimetern visar nu cirka 0,33A ström strömmar genom varje motstånd.
Eftersom det finns tre motstånd anslutna parallellt, låt oss ta reda på motsvarande motstånd för de tre motstånden i parallellanslutning
R- ekvivalent = (1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)) R- ekvivalent = (1 / (1/1 + 1/1 + 1/1)) R- ekvivalent = 1/3 R- ekvivalent = 0,33 Ohms
Nu, strömmen genom varje motstånd, IR = I totalt (R ekvivalent / R1) IR = 1 Amp x (0,33 Ohm / 1 Ohm) IR = 0,33 Amp
Multimetern visar ungefär 0,33 Amp flödar i varje motstånd eftersom alla motstånden är 1 Ohm i värde och anslutna i en krets där strömflödet är fixerat med 1A. Du kan också titta på videon i slutet av sidan för att kontrollera hur kretsen fungerar.
Aktuella avdelningstillämpningar
Huvudapplikationen för strömdelaren är att producera en bråkdel av den totala strömmen som finns tillgänglig i kretsen. I vissa fall har dock komponenten som används för att bära strömmen en gräns för hur mycket ström som faktiskt flödar genom komponenten. Överström orsakar ökad värmeavledning samt minskar komponenternas livslängd. Genom att använda en strömdelare kan strömmen som strömmar genom en komponent minimeras och därmed mindre komponentstorlek användas.
Till exempel i ett fall där större motståndseffekt krävs; att lägga till flera motstånd parallellt minskar värmeavledningen och mindre wattresistorer kan göra samma jobb.