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R&S®Essentials | Nozioni fondamentali sugli alimentatori

Comprendere la modalità a corrente costante e tensione costante

Autore: Paul Denisowski, esperto di misura e collaudo

Di seguito viene illustrata la differenza tra le modalità di funzionamento a tensione costante (CV) e a corrente costante (CC) degli alimentatori DC da banco.

L'utilizzatore ente di un alimentatore in corrente continua (DC) da banco inizia normalmente con la configurazione della tensione di uscita e, nella maggior parte dei casi, l'alimentatore funziona nella cosiddetta modalità a tensione costanteperché l'alimentatore eroga la stessa tensione, o una tensione costante, indipendentemente dal carico collegato.

La corrente di uscita è determinata dalla resistenza del carico collegato, secondo la legge di Ohm: non è direttamente configurata o specificata dall'utente. Tuttavia, la maggior parte degli alimentatori DC da banco dispone di un'impostazione di “corrente” configurabile dall'utente, descritta di seguito.

Come evitare una corrente eccessiva?

I moderni alimentatori da banco in genere monitorano l'uscita e possono determinare in tempo reale la corrente assorbita dal carico. Quando la resistenza al carico diminuisce, può verificarsi una corrente eccessivamente e/o inaspettatamente alta. Poiché una corrente elevata spesso danneggia o distrugge il carico, è importante trovare un modo per evitare che si verifichi questa situazione.

Esistono due modi principali in cui gli alimentatori eseguono questa operazione:

“Protezione da sovracorrente" (o "fusibile elettronico"): disabilitano o “spengono” l'uscita se l'alimentatore rileva che la soglia di corrente viene superata. Sebbene lo spegnimento dell'uscita protegga il carico, l'interruzione completa dell'alimentazione è talvolta indesiderabile.
“Modalità a corrente costante”: riduce la tensione in modo che la corrente scenda al di sotto della soglia.

Cos'è la modalità a corrente costante?

Il valore di corrente configurato su un alimentatore imposta il limite di corrente o la corrente massima consentita: non controlla né imposta la corrente di uscita al di sotto di questa soglia. La modalità a corrente costante mantiene la corrente di uscita al di sotto di un valore massimo riducendo la tensione di uscita.

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In molti casi, l'alimentatore emette qualche tipo di indicazione visiva quando entra in modalità a corrente costante, come la modifica del colore del display o la visualizzazione di un'icona “CC”. Si entra nella e si esce dalla modalità a corrente costante in base al valore di corrente di readback, non è un pulsante o un'impostazione che possono essere attivati o disattivati dall'utente.

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1. L'uscita dell'alimentatore è configurata a 10 V con un limite di corrente di 1,5 A. Se la resistenza del carico è di 10 Ω; secondo la legge di Ohm, l'uscita dell'alimentazione è di 1 A, quindi inferiore al limite di corrente.

2. Se la resistenza viene aumentata a 20 Ω, la tensione rimane costante a 10 V e la corrente diminuisce a 0,5 A.

3. Se la resistenza fosse ridotta a soli 5 Ω e la tensione rimanesse costante a 10 V, la corrente aumenterebbe a 2 A, che è al di sopra del limite.

4. Invece, l'alimentatore entrerebbe in modalità a corrente costante e abbasserebbe la tensione di uscita a soli 7,5 V in modo che la corrente di uscita sia limitata al valore massimo configurato di 1,5 A. Se la resistenza di carico scendesse nuovamente a soli 3 Ω, l'alimentatore abbasserebbe nuovamente la tensione di uscita a 4,5 V per assicurare che la corrente di uscita fosse limitata a 1,5 A.

5. La tensione rimane costante in modalità “tensione costante” e la corrente rimane costante in modalità “corrente costante”.

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Tensione costante, corrente costante, resistenza costante

A seconda dell'applicazione, è importante mantenere fisse la tensione, la corrente o la resistenza. Ciò si ottiene nelle modalità CV, CC e CR.

In modalità a tensione costante (CV), la tensione di uscita viene mantenuta costante al livello impostato, ad esempio 5 V, mentre la corrente varia in funzione del comportamento del DUT ed entro i limiti di corrente impostati. Tutti gli alimentatori Rohde&Schwarz possono funzionare anche in modalità a corrente costante (CC), in cui ogni canale può essere configurato separatamente. In questa modalità, una corrente costante preimpostata fluisce verso il DUT e la tensione varia, cioè la tensione di uscita viene ridotta o aumentata per mantenere la corrente al valore impostato. Quando l'alimentatore funziona come carico elettronico, è disponibile anche la modalità a resistenzacostante (CR). In questa modalità, l'alimentatore si comporta come una resistenza costante impostabile dall'utente sull'intero intervallo di carico. Ciò consente di simulare il comportamento di scarica della batteria con una resistenza di carico costante.

Se la corrente di carico del DUT è bassa e la corrente assorbita è inferiore al limite di corrente impostato, l'alimentatore funzionerà come impostazione predefinita in modalità CV. La tensione è regolata su un valore costante e la corrente varia in funzione del carico. Se la corrente di carico è elevata e il carico tenta di assorbire corrente al di sopra del limite di corrente impostato, l'alimentatore limiterà per impostazione predefinita la corrente al valore impostato e funzionerà in modalità CC. La corrente è regolata e la tensione è determinata dal carico.

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Riassunto

La maggior parte degli alimentatori CC da banco funzionano normalmente in modalità a tensione costante (CV):
- L'utente inserisce la tensione di uscita desiderata
- La corrente di uscita dipende dalla resistenza di carico (secondo la legge di Ohm)
La modalità a corrente costante (CC) viene utilizzata per proteggere il carico da una corrente di uscita eccessiva.
- L'utente inserisce la corrente di uscita massima consentita
- L'alimentazione riduce automaticamente la tensione di uscita per mantenere la corrente di uscita al di sotto di questo limite.
La transizione tra la modalità CV e CC avviene in base al valore corrente di readback.

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