Anche se non c'è motivo per cui non si possa progettare elettronica con sorgenti di corrente costanti, ci sono alcuni buoni motivi per cui non lo facciamo.Le batterie e l'alimentazione di rete vengono fornite più come fonti di tensione costante che come fonti di corrente costante, quindi è semplicemente più conveniente usare ciò che abbiamo.L'altro motivo è che una fonte di corrente costante brucia sempre energia.Per spegnere un dispositivo, dovresti cortocircuitare l'alimentatore.Poiché la maggior parte dei cavi ha resistenza, sprecheresti costantemente energia.

La maggior parte delle sorgenti di alimentazione sono a tensione costante e non a corrente costante. Se prendi le due principali fonti di energia elettrica, che sono batterie e generatori rotanti (indipendentemente dalle dimensioni), l'unica cosa in comune è che la loro tensione è fissata teoricamente a un certo valore e può essere controllata. Ad esempio, una batteria a secco AA standard ha una tensione di 1,5 V, che produrrà sempre di più o di meno (ignorando gli errori della vita reale). La chimica interna della maggior parte delle batterie mette in relazione le reazioni chimiche interne alla tensione di uscita della batteria. Allo stesso modo il generatore, per una data intensità del campo magnetico (chiamata eccitazione) e una data velocità, produrrà una tensione fissa ai suoi terminali (di nuovo, solo approssimativamente a causa della vita reale).

In quasi tutti i dispositivi che utilizzano elettricità, nella maggior parte dei casi, la causa è la tensione e l'effetto è la corrente. Solo quando si applica una tensione a un dispositivo, la corrente può iniziare a fluire attraverso di esso (i superconduttori non resistono). Anche i dispositivi a corrente costante monitorano la corrente e regolano la tensione in base al carico. Non si sente mai parlare di una batteria da 3 V per torcia che monitora la tensione ai suoi terminali. Ciò è dovuto alla fisica di base, in cui il cambiamento nel movimento degli elettroni (cioè la corrente) è possibile quando viene applicato il campo elettrico (cioè la tensione).

Il metodo della tensione costante fornisce la chiave per la progettazione della linea di carico degli amplificatori. Data la vasta necessità di amplificatori, la capacità di fornire un guadagno stabile per aumentare le intensità del segnale della linea telefonica a lunga distanza, la necessità di un funzionamento a bassa distorsione delle valvole a vuoto in quei circuiti della linea telefonica, potremmo sentirci ostacolati dai successi di BellLabs.Ma poi Bell ha fornito il transistor.Ecco una linea di carico.

Tali sistemi sono in uso nelle applicazioni di illuminazione a LED (i LED si comportano esattamente come la tua domanda suggerisce in modo nativo) e sono stati anche molto rilevanti negli ultimi decenni di diffusa tecnologia dei tubi a vuoto (50s, 60s, 70s) - serie 300mA e 150mAi design dei riscaldatori (che, tuttavia, di solito venivano regolati manualmente con resistori invece di utilizzare una sorgente di corrente regolata adeguata) erano molto comuni nelle apparecchiature di consumo.

Stai pensando alla tensione e alla corrente come a cose più strettamente correlate di quanto non siano in realtà. La tensione è un potenziale "statico". La corrente d'altra parte è il movimento delle cariche dovuto all'effetto di una tensione. Per un dato carico in un circuito sono legati dalla legge di ohm, ma sono entità fisicamente differenti.

Una tensione può, ed esiste, esiste quando non è presente corrente. Tuttavia, a parte lo zero assoluto, una corrente non può esistere senza una tensione.

Cioè, la tensione è l'oggetto principale, la corrente è il secondario.

Alcuni circuiti SONO progettati per essere alimentati da una sorgente di corrente costante. Molti trasduttori come motori e LED sono pilotati in questo modo perché le loro caratteristiche di conversione dell'energia dipendono dalla corrente, non dalla tensione. Tuttavia, è importante notare che le sorgenti di corrente costante sono controllate da effetti di tensione.

Tuttavia, la maggior parte delle parti elettriche ha caratteristiche fondamentalmente influenzate dalla tensione, in particolare i condensatori e la conduttanza dei semiconduttori. In quanto tale è molto più facile implementare circuiti complessi utilizzando un'alimentazione a tensione costante e consentire alla corrente consumata di variare come può.

Se provassi a costruire lo stesso tipo di circuito utilizzando un alimentatore a corrente costante, quando una parte del sistema richiede più potenza, la sua resistenza diminuisce, la tensione dovrebbe diminuire in tutto il sistema per mantenere la stessa corrente in uscita da il regolatore. Ciò cambierebbe i riferimenti per tutti i circuiti rimanenti e influenzerebbe il comportamento delle capacità e dei semiconduttori in essi. Se scende troppo in basso, alcuni semiconduttori smetterebbero di funzionare.

In quanto tale, la sorgente di corrente costante dovrebbe essere progettata per essere almeno il carico massimo del sistema.

Ora hai il problema opposto. Se quel carico scendesse a un livello molto più basso perché hai spento qualcosa, la resistenza del tuo circuito sarebbe molto più grande, e quindi la tensione del tuo sistema dovrebbe crescere a un valore molto più grande. Tutti i tuoi componenti dovrebbero essere progettati per gestire queste tensioni maggiori. Se diventa troppo alto, i tuoi semiconduttori potrebbero smettere improvvisamente di funzionare.

Inoltre, se si dispone di una sorgente di corrente costante ideale, quando il carico si avvicina a una resistenza molto elevata, la tensione inizia ad avvicinarsi all'infinito. A quel punto la fisica prende il sopravvento, gli isolanti falliscono e tutto si autodistruggerebbe. In realtà ciò che accadrebbe sarebbe che il regolatore non sarebbe più in grado di fornire la corrente perché non ha la tensione da cui attingere per portare l'uscita così alta.

L'alternativa sarebbe quella di non accendere e spegnere le cose ma di reindirizzarle altrove, il che, oltre ad essere uno spreco di energia, è anche estremamente difficile da fare mantenendo una corrente totale costante. Inoltre, ogni piccola porta logica e amplificatore dovrebbe fare la stessa cosa.

In un sistema a tensione costante ogni circuito contenuto al suo interno è, per la maggior parte, immune a ciò che stanno facendo le altre parti del sistema. Se un circuito sul lato destro della scheda assorbe improvvisamente più corrente e il regolatore può fornirla, e la scheda è progettata correttamente, il circuito sul lato sinistro ne è beatamente inconsapevole. (Beh quasi.)

La conclusione è che, in quasi tutti i casi, la tensione, essendo il motore primo, è la cosa che ha più senso regolare ed è molto più facile da controllare.

Immaginiamo due prese su una comune presa domestica, alimentata da una fonte di corrente costante da qualche parte più in alto della linea, supponiamo che sia una fonte di corrente costante da 10A. Quando non è in uso, la presa deve essere cortocircuitata in modo che la tensione sia zero (supponiamo per ora fili ideali). Quando si collega qualcosa a una presa, ora è necessario disattivarlo e consentire alla tensione di aumentare - supponiamo che tu abbia una lampadina da 10 V 10 A -> 100 W collegata e l'atto di collegarla sposta il cortocircuito sistema fuori dalla presa. Ora cosa succede quando si collega una seconda lampadina da 100 W (10 A, 10 V) - la lampadina ora deve funzionare a 5 A 20 V - deve abbassare la propria resistenza - e anche l'altra - ma quanto? beh, dipende dall'altro dispositivo che è stato collegato - i due devono fondamentalmente stabilizzarsi, il che, sebbene possibile, è un sistema molto complicato per un dispositivo semplice come una lampadina, per non parlare della presa speciale che sarebbe necessaria per una chiusura corta quando tutti i dispositivi vengono rimossi. Questo tipo di sistema di bilanciamento corrente-tensione dovrebbe essere eseguito per ogni splitter, portando ad alcuni sistemi complicati che devono bilanciarsi.

Ora, stavo ignorando la resistenza del filo, ma riportiamola indietro: farai sempre passare i fili al massimo (poiché i fili sono classificati dagli amplificatori che li attraversano per la maggior parte) - questo non è l'ideale, come usare qualcosa a 24x7 al massimo generalmente non va bene per la sua durata, quindi sarà necessario aumentare le dimensioni di tutto il cablaggio per supportarlo. Oltre al cablaggio dovrai anche essere in grado di commutare in modo rapido e affidabile a correnti di 10A: 10A è una discreta quantità di corrente, che finisce per provocare scintille / archi elettrici, consumando così gli interruttori abbastanza rapidamente, il che mi porta a un altro punto. / p>

Al momento la maggior parte dell'alimentazione di rete è CA, in quanto ha un passaggio per lo zero, ma non sarai in grado di cambiare istantaneamente 10 A di corrente in -10 A a causa dell'induttanza del filo (e del dispositivo).I grandi elettrodomestici possono regolare il loro tempo di "accensione" in base alla frequenza della rete elettrica, in modo tale che i loro interruttori (o relè / mosfet / qualsiasi cosa) si accendano quando la tensione è pari o vicina a 0, al fine di prevenire sovratensioni ad esempio in un condensatorebanco che poi alimenta il sistema durante il successivo ciclo 0V.Anche se non dirò che questo è impossibile, sarebbe abbastanza difficile nella migliore delle ipotesi.