- Funcionament del circuit divisor de corrent
- Prova del circuit divisor de corrent en maquinari
- Aplicacions de divisor actuals
Quan es dissenya un circuit electrònic, hi ha moltes situacions en què un circuit requereix diferents valors de tensió i fonts de corrent. Per exemple, quan s'estableix el voltatge predefinit per a un amplificador operacional, és molt comú utilitzar un circuit divisor de potencial per obtenir els valors de voltatge requerits. Però, què passa si necessitem un valor específic de corrent? De manera similar al divisor de tensió, hi ha un altre tipus de circuit anomenat divisor de corrent que es pot utilitzar per dividir el corrent total en diversos dins d’un circuit tancat. Per tant, en aquest tutorial, aprendrem a construir un circuit divisor de corrent senzill mitjançant el mètode resistiu (només utilitzant resistències). Tingueu en compte que també és possible fer un divisor de corrent mitjançant inductors i que el funcionament del circuit sigui el mateix.
Funcionament del circuit divisor de corrent
Una resistència és el component passiu més utilitzat en electrònica i és molt fàcil construir un divisor de corrent mitjançant resistències. El divisor de corrent és un circuit lineal que divideix el corrent total que flueix en un circuit i crea una divisió o produeix una fracció del corrent total.
Segons la regla del divisor de corrent, el corrent que circula per qualsevol branca paral·lela d’un circuit serà igual al producte del corrent total i la proporció de resistència de branca oposada a resistència total. Així, amb la regla del divisor de corrent, podem calcular el corrent que circula per una branca si coneixem el valor total de corrent i resistència d'altres branques. Anirem entenent més sobre això a mesura que avancem.
El divisor actual es pot construir fàcilment utilitzant KCL (Kirchhoff's Current Law) i Ohms Law. Vegem com es produeix aquesta divisió en un circuit resistiu connectat en paral·lel.
A la imatge anterior, es connecten en paral·lel dues resistències d’1 Ohm, que són R1 i R2. Aquests dos resistors comparteixen el corrent total que circula per la resistència. Atès que el voltatge a través d’aquestes dues resistències és el mateix, el corrent que circula per cada resistència es pot calcular mitjançant la fórmula del divisor de corrent
Així, el corrent total és I Total = I R1 + I R2 segons la llei actual de Kirchoff.
Ara per trobar el corrent de cada resistència, fem servir la llei d’Ohms I = V / R a cada resistència. En aquest cas, I R1 = V / R1 i I R2 = V / R2
Per tant, si fem servir aquests valors a I Total = I R1 + I R2, el corrent total serà
Corrent total = V / R1 + V / R2 = V (1 / R1 + 1 / R2)
Així, V = I total (1 / R1 + 1 / R2) -1 = I total (R1R2 / R1 + R2)
Per tant, si podem calcular la resistència total i el corrent total, utilitzant la fórmula anterior, podem obtenir el corrent dividit a través de la resistència. Les fórmules de la regla del divisor actual per calcular el corrent fins a R1 es poden donar com a
I R1 = V / R1 = I total I R1 = I total (R2 / (R1 + R2))
De la mateixa manera, es poden donar les fórmules de la regla del divisor actual per calcular el corrent a través de R2
I R2 = V / R2 = I total I R2 = I total (R1 / (R1 + R2))
Per tant, on les resistències són més de dues, cal calcular la resistència total o equivalent per esbrinar el corrent dividit en cada resistència mitjançant la fórmula
I = V / R
Prova del circuit divisor de corrent en maquinari
Vegem com funciona aquest divisor actual en un escenari real.
Hi ha tres resistències en l'esquema anterior que estan connectades a una font de corrent fixa o constant de 1A. Totes les resistències estan classificades com a 1 Ohm. Per tant R1 = R2 = R3 = 1 Ohm.
Aquest circuit es prova a la placa de connexió connectant les resistències una per una en una configuració paral·lela amb una font de corrent constant 1A connectada a través del circuit. També podeu comprovar aquest senzill circuit de corrent constant per aprendre com funciona la font de corrent i com construir-ne un de sol. A la imatge següent, es connecta una sola resistència a través del circuit.
El corrent mostra 1A al multímetre quan està connectat a la resistència. A continuació, s'afegeix una segona resistència d'1 ohms. El corrent va caure a la meitat, aproximadament 500 mA a cada resistència, tal com es mostra a continuació
Per què ha passat això? Descobrim-lo mitjançant el càlcul del divisor actual. Quan es connecten dues resistències d'1 ohm en connexió paral·lela, la resistència equivalent serà -
R Equivalent = (1 / (1 / R1 + 1 / R2)) = (1 / (1/1 + 1/1) = 0,5 ohms
Per tant, quan es connecten dues resistències d'1 ohm en paral·lel, la resistència equivalent es va convertir en 0,5 ohms. Per tant, el corrent a través de la R1 és
I R1 = I total (R equivalent / R1) I R1 = 1A (0,5 ohms / 1 ohms) = 0,5 amperes
La mateixa quantitat de corrent flueix a través de l'altra resistència perquè R2 és la mateixa resistència d'1 ohms i el corrent és constant fins a 1A. El multímetre mostra aproximadament 0,5 Amperes que flueix a través de les dues resistències.
Ara es connecta una resistència addicional d'1 ohm al circuit. El multímetre mostra ara aproximadament 0,33 A de corrent que circula per cada resistència.
Com que hi ha tres resistències connectades en paral·lel, esbrinem la resistència equivalent de les tres resistències en connexió paral·lela
R equivalents = (1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)) R equivalent = (1 / (1/1 + 1/1 + 1/1)) R equivalent = 1/3 R equivalents = 0,33 Ohms
Ara, el corrent a través de cada resistència, IR = I total (R equivalent / R1) IR = 1 Amp x (0,33 Ohms / 1 Ohms) IR = 0,33 Amp
El multímetre mostra aproximadament 0,33 Amp que flueix a cada resistència, ja que totes les resistències tenen un valor d’1 Ohm i estan connectades en un circuit on el flux de corrent es fixa amb 1A. També podeu veure el vídeo al final de la pàgina per comprovar el funcionament del circuit.
Aplicacions de divisor actuals
La principal aplicació del divisor de corrent és produir una fracció del corrent total disponible al circuit. Tanmateix, en alguns casos, el component que s’utilitza per transportar el corrent té un límit de la quantitat de corrent que realment flueix pel component. La sobrecorrent provoca una major dissipació de la calor i redueix l’esperança de vida dels components. En utilitzar un divisor de corrent, es pot minimitzar el corrent que circula per un component i, per tant, es pot utilitzar una mida de component més petita.
Per exemple, en un cas en què es requereix una potència de resistència més gran; afegir diverses resistències en paral·lel disminueix la dissipació de calor i les resistències de potència més petita poden fer el mateix treball.