이 시리즈는 빛, 압력, 마찰, 화학 물질, 열 및 자기와 같은 에너지의 각 전기 소스를 살펴 봅니다.
배터리는 이상으로 나타낼 수 있습니다. 전압 배터리의 내부 저항과 직렬로 연결된 소스. 이상적인 전압 소스는 변하지 않는 전압을 가지고 있다고 가정하기 때문에 정전압 소스라고합니다.
이상적인 전압 소스는 부하 저항에 관계없이 일정한 출력 전압을 유지합니다. 예를 들어, 그림 1a의 전압 소스가 이상적인 전압 소스라고 가정해 보겠습니다. 그림에 표시된 것처럼 소스의 개방 단자 양단의 전압은 10V입니다. 이 "개방 단자" 전압을 무부하 출력 전압(VNL). 그림 1b에 표시된 다양한 부하 저항이 소스에 연결되면 동일한 10V 출력을 유지합니다. 따라서 이상적인 전압 소스의 경우 부하 저항 값에 관계없이 다음과 같은 이점이 있습니다.
VNL=VRL
어디 VRL 부하 저항 양단의 전압을 나타냅니다.
그림 1. 이상적인 전압 소스의 출력 전압은 (a) 무부하 및 (b) 부하 조건에서 변경되지 않습니다.
실제 전압 소스의 경우 부하 저항이 감소하면 소스 출력 전압이 감소합니다. 이것은 모든 전압 소스에 다음과 같이 어느 정도의 내부 소스 저항이 있다는 사실에 있습니다. 저항기 (RS) 그림 2a. 부하가 소스에 연결되면 그림 2b와 같이 소스의 내부 저항과 함께 전압 분배기를 형성합니다. 이로 인해 VRL 무부하 출력 전압 (VNL), 예 1에 나와 있습니다.
그림 2. 실용적인 전압 소스
예 1 : V 계산RL
그림 3에서 소스의 무부하 출력 전압은 12V입니다. V의 값을 계산RL RL= 100Ω 및 RL= 20Ω
그림 3. 부하 저항 (R)이있는 전압 소스 (E)L)
해법
부하 저항은 소스의 내부 저항 (RS). RL= 100Ω, VRL 다음과 같이 발견됩니다.
RL = 20Ω, VRL 다음과 같이 발견됩니다.
보시다시피 부하 저항의 감소로 인해 V가 급격히 감소했습니다.RL.
대부분의 DC 전압 소스의 내부 저항은 50Ω 이하입니다. 따라서 kΩ 범위 이상의 부하에는 큰 문제가되지 않습니다. 그러나 저 저항 부하가있는 경우 출력 전압이 크게 저하 될 수 있습니다. 이것이 DC 전압 소스에 대해 낮은 내부 저항이 바람직한 것으로 간주되는 이유입니다.
병렬 및 직렬 작동
전압 소스는 어려움없이 직렬로 작동 할 수 있습니다. 그림 4a는 두 개의 직렬 연결된 전압 소스를 보여주고 그림 4b는 등가 회로를 보여줍니다. 등가 회로의 무부하 전압은 개별 소스의 무부하 전압의 합이고 등가 회로의 저항은 개별 소스의 저항의 합입니다.
그림 4. (a) 전압 소스는 어려움없이 직렬로 작동 할 수 있습니다. (b) 등가 출력 전압은 개별 소스의 무부하 전압의 무부하 전압의 합이며 등가 소스 저항은 다음과 같습니다. 개별 소스 저항의 합.
전압 소스는 소스 전압이 동일한 경우에만 병렬로 작동 할 수 있습니다. 그림 5a 및 5b에서 볼 수 있듯이 등가 회로의 저항 저항은 개별 소스 저항의 병렬 조합이며 등가 회로의 무부하 전압은 물론 원래의 병렬 전압과 동일합니다. 연결된 전압 소스. 그림 5c는 전압이 같지 않은 소스가 병렬로 연결된 경우 저전압 소스가 고전압 소스를 방전하는 경향이 있음을 보여줍니다.
그림 5. (a) 전압이 동일한 전압 소스는 병렬로 작동 할 수 있습니다. (b) 병렬로 연결된 전압 소스의 등가 회로, (c) 전압이 같지 않은 전압 소스는 병렬로 연결하면 안됩니다.
독립 전압 소스
회로의 다른 양 (예 : 전압 또는 전류)에 의존하지 않는 소스를 독립 소스라고합니다. 다음 그림은 독립적 인 전압 소스를 나타내는 몇 가지 일반적인 기호를 보여줍니다.
그림 6. (a) DC 전압 소스; (b) 배터리 기호; (c) AC 전압 소스 기호
이상적인 독립 전압 소스를 저항성 회로 또는 저항, 인덕터 및 커패시터의 임의 조합을 포함하는 회로에 연결하면 소스의 출력 전압이 변경되지 않습니다. 이러한 구성 요소의 값을 두 배로 늘려도 독립 전압 소스의 값은 계속 일정하게 유지됩니다.
그림 7. 독립적 인 이상적인 전압 소스는 다양한 회로 요소의 임의 조합에 연결될 때 일정한 출력 전압을 나타냅니다.
종속 전압 소스
이름에서 알 수 있듯이 종속 (또는 제어) 전압 소스는 출력 전압이 회로의 다른 전압이나 전류에 의존하는 소스입니다. 다음 기호는 종속 전압 소스를 나타내는 데 사용됩니다.
그림 8. 종속 전압 소스 기호
이제 예를 통해 종속 전압 소스를 이해해 보겠습니다.
그림 9. 종속 전압 소스 예
위의 회로에는 하나의 종속 전압 소스가 있습니다. 이 소스의 값은 2Ix 표현식으로 제공됩니다. 여기서 Ix는 2-ohm을 통해 흐르는 전류입니다. 저항기. 따라서 이 2옴 저항을 통해 흐르는 전류가 변하면 전압 소스의 값도 변합니다. 따라서 전류 Ix가 이 전압원의 전압을 제어하고 있다는 결론을 내릴 수 있습니다.
두 가지 유형의 종속 전압 소스가 있습니다. 첫 번째는 전류 제어 전압 소스 (CCVS)이고 두 번째는 전압 제어 전압 소스 (VCVS)입니다.
전류 제어 전압 소스 (CCVS)
다음 다이어그램은 전류 제어 전압 소스를 나타냅니다.
그림 10. 전류 제어 전압 소스 표현
여기에서 전류 Iin이 종속 전압 소스의 출력 전압을 제어하고 있음을 알 수 있습니다. 출력 전압은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
여기서 Iin은 종속 전압 소스의 값을 제어하는 전류이고 r은 저항 단위를 갖는 계수입니다. 때로는이 r을 트랜스 저항이라고도합니다.
예 2 : CCVS
트랜스 컨덕턴스 모드 (아래 그림 11)로 구성된 연산 증폭기는 CCVS 역할을합니다. 연산 증폭기의 출력 전압은 입력 전류에 따라 다릅니다. 입력 전류 Ii가 변경되면 출력 전압이 다음 식으로 변경됩니다.
보 = 리 RL
그림 11. 트랜스 컨덕턴스 모드의 연산 증폭기; CCVS의 예.
전압 제어 전압 소스 (VCVS)
다음 다이어그램은 전압 제어 전압 소스를 나타냅니다.
그림 12. 전압 제어 전압 소스 표현.
여기서 전압 량 Vin은 종속 전압 소스의 값을 제어합니다. 출력 전압 Vout은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
여기서 Vin은이 전압 소스의 전압을 제어하는 입력 전압이고 µ는 단위가없는 계수입니다. 계수 μ는 전압 전달 비율이라고도합니다.
예 3 : VCVS
반전 또는 비 반전 구성에서 연산 증폭기를 구성하면 VCVS 역할을합니다. 이득을 조정하면 출력 전압 Vo는 입력 전압 Vi에 따라 달라집니다. Vi를 변경하면 출력 전압이 다음 식에 따라 변경됩니다.
그림 13. 반전 구성의 연산 증폭기; VCVS의 예.
히프 라인
이상적인 전압 소스는 부하 저항 R의 값에 관계없이 일정한 출력을 제공합니다.L. 반면 실제 전압 소스는 R에 따라 변하는 출력 전압을가집니다.L. 이것은 부하 저항의 변화가 부하 전압의 변화를 유발한다는 것을 의미합니다. 이상적이고 실용적인 전압 소스의 특성은 그림 14에 요약되어 있습니다.
