Photovoltaikzellen und Betavoltaikzellen sind Beispiele für Geräte, die einen mehr oder weniger konstanten Strom bis zu einer maximalen Leerlaufspannung erzeugen, genau wie eine Batterie eine mehr oder weniger konstante Spannung erzeugtauf einen maximalen Kurzschlussstrom.

Ich würde sagen, dass eine Solarzelle oder genauer gesagt eine Reihe von Solarzellen ein gutes Beispiel für eine Stromquelle ist, denn je mehr davon Sie hinzufügen, desto höher ist die Spannung, die Sie erreichen können, während der Strom gleich bleibt.Dies nähert sich dem zweiten Merkmal einer Stromquelle:
- Die erste Kennlinie ist ein konstanter Strom, unabhängig davon, ob die Stromquelle kurzgeschlossen ist oder ob sie durch einen Lastwiderstand behindert wird.
- Die zweite Eigenschaft ist eine sehr hohe Quellenimpedanz in Verbindung mit einer sehr hohen Quellenspannung, die erforderlich ist, um den gleichen Strom durch den Lastwiderstand zu drücken, der versucht, seinen Strom zu behindern.

Batterien können ein interessantes Beispiel für eine Strom- und eine Spannungsquelle sein.Eine einzelne Zelle verhält sich wie eine Spannungsquelle mit einem internen Serienwiderstand, der auch als Stromquelle mit einem internen Parallelwiderstand betrachtet werden kann

Wenn Sie viele Zellen parallel verdrahten, nähern Sie sich einer idealen Spannungsquelle. Wenn Sie jedoch viele Zellen in Reihe schalten, nähern Sie sich einer idealen Stromquelle, die einen Kurzschlussstrom einer einzelnen liefertZelle über einen beliebig breiten Spannungsbereich.

Natürlich funktioniert dies mit vielen anderen Dingen, einschließlich Sonnenkollektoren.Sie können eine bessere Approximation einer Stromquelle erstellen, indem Sie viele schlechte Approximationen von Stromquellen in Reihe schalten.Wenn das keine technische Antwort ist, weiß ich nicht, was es ist ;-)

Fotodioden werden unter den richtigen Bedingungen als eine behandelt.

Spannungsquellen mit sehr hohen Serienausgangsimpedanzen (ich denke, Piezos könnten eine sein) können auch als Stromquellen behandelt werden, wenn die Lastimpedanz relativ niedrig ist (dh die Lastimpedanz kann variieren, aber solange sie relativ zu der niedrig bleibtQuellenimpedanz).Der Grund ist, dass die extrem hohe Ausgangsimpedanz die Schaltung dominiert und daher den Strom bestimmt.Die relativ niedrige Lastimpedanz beeinflusst den Strom in diesem Fall nur wenig, solange er relativ zur Ausgangsimpedanz niedrig bleibt

Verschiedene Hersteller (einschließlich IXYS, Microsemi, On Semi) stellen two-Klemmenstromregler ICs her. Einige Beispiele wären ...

NSI50010YT1G 50 V, 10 mA, SOD-123-Paket
https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NSI50010Y-D.PDF

IXCY10M90S, 900 V, 100 mA, TO-252-3-Gehäuse
https://ixapps.ixys.com/DataSheet/DS98729A(IXCP-CY10M90S).pdf

Ein weiteres Beispiel wäre current Regler Diodes. Einige Beispiele sind ...

Semitec E-501, 100 V, 0,5 mA, durch Loch
https://www.mouser.com/datasheet/2/362/P22-23-CRD-1729293.pdf

https://www.mouser.com/Semiconductors/Discrete-Semiconductors/Diodes-Rectifiers/Current-Regulator-Diodes/_/N-ax1ml

Ein J-FET mit kurzgeschlossenem Gate und Source- bildet einen Stromregler. Ein Beispiel wäre ...

InterFet J556-7, 50 V, 3 mA https://www.mouser.com/datasheet/2/676/jfet-j556-j557-interfet.r00-1649142.pdf

Ähnlich wie bei einem J-FET wird ein depletion-Modus-MOSFET mit kurzgeschlossenen Source- und Gate-Pins zu einer Konstantstromquelle. Ein Beispiel wäre

Infineon BSS139. Der Strom wäre ungefähr Vgs / Rds = 112 mA nominal https://www.infineon.com/dgdl/Infineon-BSS139-DS-v01_08-de.pdf?fileId=db3a304333b8a7ca0133eed3136c61f2

Jeder in Sperrrichtung vorgespannte PN-Übergang, der Licht ausgesetzt ist (einschließlich Fotodioden sowie reguläre Durchgangslochgleichrichterdioden in Klarglasgehäusen) lässt einen konstanten Strom durch, der proportional zur Lichtmenge ist.

Eine Ansicht einer idealen Stromquelle ist, dass sie einen Strom "erzwingt", und es gibt keine Begrenzung für die Spannung, die die Stromquelle anlegt, um diesen Strom fließen zu lassen. Es gibt tatsächlich ein Gerät, das dieses Verhalten sehr gut annähert, wenn auch nur für sehr kurze Zeit: das bescheidene inductor.

Zur Erinnerung: Die Formel, die Spannung und Strom eines Induktors verbindet, lautet V = L * dI / dt oder mit Worten: Die Änderung des Induktorstroms ist proportional zur Zeitspanne und zur Spannung über der Induktor und umgekehrt proportional zur Induktivität. Wenn unser Induktor "sehr groß" ist und die Zeitspanne, die wir betrachten, "sehr klein" ist, ist der Strom selbst bei großen Spannungen praktisch konstant.

Im Gegensatz zu anderen Stromquellen sorgt das Magnetfeld in einem Induktor dafür, dass sich der Strom nicht ändert, und es können extreme Spannungen erzeugt werden, um sicherzustellen, dass der Strom fließt. Wenn Sie beispielsweise einen Induktor mit einer niedrigen Spannung (z. B. 12 V) "aufladen" und plötzlich den Stromkreis unterbrechen, kann sich die Spannung über dem Induktor leicht um mehrere Größenordnungen (z. B. 5 kV) erhöhen - nur um diesen fließenden Strom zu erzwingen. In der Realität haben Sie immer eine parasitäre Kapazität, die diesen Strom absorbieren kann - oder Sie haben einen Funken, was passiert, wenn der Induktor so hartnäckig darauf achtet, dass sein Strom fließt, dass er die Luft zwingt, a zu werden Dirigent .

Dieses Prinzip wird in jedem Aufwärtswandler angewendet: Die höhere Ausgangsspannung wird durch eine Induktivität verursacht, deren Strompfad (zur Masse) unterbrochen wurde; es zwingt dann den Strom, in den Ausgangskondensator zu fließen, selbst wenn dieser Kondensator eine höhere Spannung als der Eingang hat

Zusammenfassend: Ein Induktor verhält sich für sehr kurze Zeit sehr ähnlich wie eine ideale Stromquelle.

Ein praktisches Beispiel für eine Stromquelle kann eine ideale Stromquelle als wesentlichen Bestandteil ihres Ersatzschaltbilds mit einigen anderen eingebauten Komponenten oder Eigenschaften aufweisen.

Das Ersatzschaltbild einer Solarzelle hat eine Stromquelle, die auf einer idealen Stromquelle mit einem Widerstand und einer Diode parallel und einem Widerstand in Reihe mit dem Ausgang basiert.

Ein 4-20-mA-Steuergerät liefert einen Ausgangsstrom, der proportional zu seinem Eingang ist.Für einen gegebenen Eingang ist der Ausgangsstrom über einen Bereich des Lastwiderstands konstant.Der Lastwiderstandsbereich für Konstantstrom beträgt normalerweise etwa 100 bis 1200 Ohm.

Es gibt Motorsteuerungen, die einen Ausgangsstrom liefern, der proportional zur Motordrehmomentreferenz ist.Die Motordrehmomentreferenz und stammen von einem Drehzahlregler mit geschlossenem Regelkreis, der ein Drehzahlfehlersignal aufweist, das als Drehmomentreferenz verwendet wird.In diesem Fall ist ein Teil des Gesamtsystems im Wesentlichen eine Stromquelle.

Benötigen Sie weitere Beispiele?

Lichtmaschine (ohne den üblichen Spannungsregler)

Schweißgeräte zum manuellen oder WIG-Schweißen

CR2032-Batterie (z. B. zur Stromversorgung einer einzelnen LED)

Ein Bipolartransistor außerhalb seines Sättigungsbereichs

Ein Feldtransistor in seinem Sättigungsbereich oder ein Termionventil im äquivalenten Bereich

Ein Power-LED-Treiber

Ein versteckter Treiber

Ein Fotovervielfacher

Eine elektrochemische Zelle im Diffusionsbetriebsmodus (nun, das obige CR2032-Beispiel ist hier ein besonderer Fall)

Keine dieser Quellen ist eine "ideale" Stromquelle, wird jedoch im Allgemeinen als Stromquelle verwendet, entworfen, betrachtet und konstruiert.

Die meisten Antworten hier listen Schaltungen auf, die einen (fast) horizontalen Teil ihrer I-V-Kurve haben.Die Stromquellen-Näherung gilt dann, aber es ist normalerweise leicht, sie zu verlassen, wenn sich die Lastimpedanz etwas ändert.

Mit einem Van de Graaf-Generator können Sie jedoch einer idealen Stromquelle sehr nahe kommen, vorausgesetzt, eine separate HV-Versorgung lädt den Riemen unten auf (dh der Riemen wird nicht durch bloße elektrische Induktion aufgeladen, was zu einer Ausgabe führen würdeStrom proportional zur Ausgangsspannung).

Dann ist die durch eine Bandumdrehung transportierte Ladungsmenge praktisch unabhängig von der Ausgangsspannung (unabhängig davon, ob es sich um -1 MV, Kurzschluss oder +1 MV handelt), bis zu dem Punkt, an dem eine lange Multi-Megavolt-Entladung in Luft dies kurzschließtStromquelle.

Es gibt ein obskures Gerät, den Konstantstromtransformator, der Konstantstrom liefert.

https://www.globalspec.com/reference/59613/203279/4-11-The-Constant-Current-Transformer

Es gibt einige Variationen zu diesem Thema. Einige haben eine bewegliche Schnecke, andere sind sättigbare Reaktoren. In der Vergangenheit wurden sie für die Serienstraßenbeleuchtung verwendet, bei der alle Lichter in Serie geschaltet sind. Jeder hat anstelle einer Sicherung eine Papierscheibe mit beidseitigen Kontakten. Wenn die Glühbirne durchbrennt, liegt die Hochspannung, die die gesamte Schleife antreibt, über der Disc, die Disc brennt durch, die Kontakte kommen zusammen und die Lampe wird umgangen. Es ist eine Art Spiegelwelt der parallelen Verteilung.

Dieser Trick wird heute noch für die Beleuchtung von Landebahnen am Flughafen verwendet. Sie haben Hunderte von Lampen, die über ein oder zwei Kilometer Draht verteilt sind. Um sie mit konstanter Spannung zu versorgen, wären Verteilungstransformatoren an mehreren Standorten erforderlich. Mit konstantem Strom können Sie die gesamte Schleife von einem Punkt aus mit Strom versorgen. Hochspannung jedoch ein Kilovolt oder mehr.

Die übliche Methode zur Herstellung einer Konstantstromquelle in einem Labor besteht darin, eine Hochspannungsbatterie an einen großen Widerstand anzuschließen, beispielsweise 1000 V mit einem 1 M Ohm-Widerstand.Solange der Widerstand der Schaltung viel geringer ist als der Widerstand mit großem Wert, wird der Strom, der aus einem mA resultiert, nicht von dem beeinflusst, was in der Schaltung geschieht.

Wir verwenden häufig eine 2-Transistor-Konstantstromquelle, um die LED-Helligkeit zu steuern.Alle unsere Produkte sind batteriebetrieben - Wenn wir nur einen einfachen Widerstand in Reihe mit der LED verwenden würden, würde die Helligkeit je nach Batteriezustand variieren.LEDs sind stromgesteuerte Geräte.Ihre Ausgabe ist proportional und meistens linear zur Menge des durchfließenden Stroms.

Wenn die Beleuchtung konstant ist, ist jedes Pixel der TESS -Kameras eine nahezu perfekte Stromquelle, deren Strom proportional zur optischen Intensität ist.Dies ermöglicht es, die leichte Verdunkelung eines Sterns zu erkennen, wenn ein Exoplanet zwischen ihm und uns vorbeizieht.

Ein permanent erregter Wechselstromgenerator ist ein schönes Beispiel für eine Stromquelle. Eine typische Anwendung ist der Fahrraddynamo. Während es mit "6V 3W" gekennzeichnet ist, wäre das beste Etikett dafür "500mA Stromquelle".

Die Frequenz der vom Generator erzeugten Wechselspannung ist offensichtlich proportional zur Drehzahl. Da die induzierte Spannung in den Spulen ebenfalls proportional zur Drehzahl ist, ist die Leerlaufspannung eines Fahrradgenerators proportional zu Ihrer Fahrgeschwindigkeit. Die Hauptidee des Fahrradgenerators als Stromquelle besteht darin, dass sich die Wicklung wie eine Induktivität verhält und daher eine der Frequenz proportionale Impedanz aufweist. Sobald die Frequenz hoch genug ist, übersteigt die Impedanz der Wicklung die 12-Ohm-Last der Glühbirnen erheblich, so dass die Glühbirnen zu einem Kurzschluss vereinfacht werden können. Was bleibt, ist eine Spannungsquelle, die proportional zur Drehzahl in Reihe mit einer Impedanz ist, die ebenfalls proportional zur Drehzahl ist, sodass der Strom (Spannung geteilt durch Impedanz) konstant ist.

Die Antwort von Fraxinus deutet bereits (unter anderem) auf eine "Lichtmaschine ohne Regler" hin, die tatsächlich genauso funktioniert. Der Regler in modernen Drehstromgeneratoren steuert tatsächlich die Erregung (d. H. Das Magnetfeld) so, dass die Stromquelle dem Stromverbrauch des Fahrzeugs entspricht, obwohl die Regelung normalerweise indirekt durch Steuern der Ausgangsspannung erfolgt. Die Batterie ist das Element, das eine stabile Spannung liefert. Wenn übermäßiger Strom erzeugt wird, wird die Batterie aufgeladen und die Systemspannung ist aufgrund des Innenwiderstands der Batterie höher als die "reine Batteriespannung". Wenn das Auto mehr Strom verbraucht als die Lichtmaschine liefert, wird die Systemspannung von der Batterie unterstützt, ist aber aufgrund des Innenwiderstands der Batterie wieder niedriger als die "reine Batteriespannung". Die indirekte Steuerung der Systemspannung stellt somit das Stromgleichgewicht bei einer bestimmten Zielbatteriespannung sicher.