Es gibt zwar keinen Grund, warum Sie keine Elektronik mit Konstantstromquellen entwickeln könnten, aber es gibt einige gute Gründe, warum wir dies nicht tun.Batterien und Netzstrom werden eher als Konstantspannungsquellen als als Konstantstromquellen geliefert, daher ist es einfach bequemer, das zu verwenden, was wir haben.Der andere Grund ist, dass eine Konstantstromquelle immer Strom verbraucht.Um ein Gerät auszuschalten, müssten Sie die Stromversorgung kurzschließen.Da die meisten Drähte Widerstand haben, verschwenden Sie ständig Strom.

Die meisten Stromquellen sind konstante Spannung und kein konstanter Strom. Wenn Sie die beiden wichtigsten elektrischen Energiequellen verwenden, nämlich Batterien und rotierende Generatoren (unabhängig von der Größe), ist gemeinsam, dass ihre Spannung theoretisch auf einen bestimmten Wert festgelegt ist und gesteuert werden kann. Beispielsweise hat eine Standard-AA-Trockenzellenbatterie eine Spannung von 1,5 V, die immer mehr oder weniger erzeugt wird (ohne Berücksichtigung von Fehlern im wirklichen Leben). Die interne Chemie der meisten Batterien bezieht die internen chemischen Reaktionen auf die Ausgangsspannung der Batterie. In ähnlicher Weise erzeugt der Generator für eine gegebene Magnetfeldstärke (Anregung genannt) und eine gegebene Geschwindigkeit eine feste Spannung an seinen Anschlüssen (wiederum nur annähernd aufgrund der realen Lebensdauer).

In fast jedem Strom verbrauchenden Gerät ist in fast den meisten Fällen eine Spannung die Ursache und der Strom die Wirkung. Nur wenn Sie eine Spannung an ein Gerät anlegen, kann Strom durch dieses fließen (Supraleiter halten nicht stand). Selbst Konstantstromgeräte überwachen den Strom und regeln die Spannung entsprechend der Last. Sie hören nie von einer 3-V-Taschenlampenbatterie, die die Spannung an ihren Klemmen überwacht. Dies ist auf die Grundphysik zurückzuführen, bei der eine Änderung der Bewegung von Elektronen (d. H. Strom) möglich ist, wenn ein elektrisches Feld (d. H. Spannung) angelegt wird

Die Konstantspannungsmethode liefert den Schlüssel zum Lastleitungsdesign von Verstärkern. Angesichts des enormen Bedarfs an Verstärkern, der Fähigkeit, eine stabile Verstärkung zur Erhöhung der Signalstärke von Phoneline über große Entfernungen bereitzustellen, und der Notwendigkeit eines Vakuumröhrenbetriebs mit geringer Verzerrung in diesen Phoneline-Schaltkreisen fühlen wir uns möglicherweise durch die Erfolge von BellLabs behindert.Aber dann stellte Bell den Transistor zur Verfügung.Hier ist eine Ladelinie.

Solche Systeme werden in LED-Beleuchtungsanwendungen verwendet (LEDs verhalten sich genau so, wie es Ihre Frage ursprünglich vorschlägt), und sie waren auch in den letzten Jahrzehnten der weit verbreiteten Vakuumröhrentechnologie (50er, 60er, 70er) - Serien 300 mA und 150 mA sehr relevantHeizungsdesigns (die jedoch normalerweise manuell mit Widerständen eingestellt wurden, anstatt eine geeignete geregelte Stromquelle zu verwenden) waren in Verbrauchergeräten sehr verbreitet.

Sie denken an Spannung und Strom als eine engere Beziehung als sie tatsächlich sind. Die Spannung ist ein "statisches" Potential. Strom ist andererseits die Bewegung von Ladungen aufgrund der Wirkung einer Spannung. Für eine gegebene Last in einem Stromkreis sind sie nach dem Ohmschen Gesetz verwandt, aber sie sind physikalisch verschiedene Einheiten.

Eine Spannung kann und muss existieren, wenn kein Strom vorhanden ist. Anders als beim absoluten Nullpunkt kann jedoch kein Strom ohne Spannung existieren.

Das heißt, Spannung ist das primäre Objekt, Strom ist das sekundäre.

Einige Schaltkreise sind für die Versorgung mit einer Konstantstromquelle ausgelegt. Viele Wandler wie Motoren und LEDs werden auf diese Weise angesteuert, da ihre Energieumwandlungseigenschaften vom Strom und nicht von der Spannung abhängen. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Konstantstromquellen durch Spannungseffekte gesteuert werden

Die meisten elektrischen Teile weisen jedoch Eigenschaften auf, die grundlegend von der Spannung beeinflusst werden, insbesondere von Kondensatoren und der Leitfähigkeit von Halbleitern. Als solches ist es viel einfacher, komplexe Schaltungen unter Verwendung einer Konstantspannungsversorgung zu implementieren und zuzulassen, dass der verbrauchte Strom nach Belieben variiert.

Wenn Sie versuchen würden, dieselbe Art von Schaltung mit einer Konstantstromversorgung zu bauen, wenn ein Teil des Systems mehr Leistung benötigt, der Widerstand abfällt, müsste die Spannung systemweit abfallen, um den gleichen Stromausgang aufrechtzuerhalten Der Regler. Dies würde die Referenzen für alle verbleibenden Schaltungen ändern und das Verhalten der Kapazitäten und Halbleiter in ihnen beeinflussen. Wenn es zu niedrig fällt, funktionieren einige Halbleiter nicht mehr.

Daher muss Ihre Konstantstromquelle so ausgelegt sein, dass sie mindestens Ihrer maximalen Systemlast entspricht.

Jetzt haben Sie das gegenteilige Problem. Wenn diese Last auf ein viel niedrigeres Niveau fallen würde, weil Sie etwas ausgeschaltet haben, wäre Ihr Schaltungswiderstand viel größer und Ihre Systemspannung müsste auf einen viel größeren Wert ansteigen. Alle Ihre Komponenten müssten für diese größeren Spannungen ausgelegt sein. Wenn es zu hoch geht, funktionieren Ihre Halbleiter möglicherweise plötzlich nicht mehr.

Wenn Sie eine ideale Konstantstromquelle hatten und sich Ihre Last einem sehr hohen Widerstand nähert, beginnt sich die Spannung unendlich zu nähern. An diesem Punkt übernimmt die Physik, Isolatoren versagen und alles würde sich selbst zerstören. In der Realität würde der Regler tatsächlich nicht mehr in der Lage sein, den Strom zu liefern, da er nicht die Spannung hat, aus der er ziehen kann, um den Ausgang so hoch zu treiben.

Die Alternative dazu wäre, die Dinge nicht ein- und auszuschalten, sondern an eine andere Stelle umzuleiten, was nicht nur eine Energieverschwendung ist, sondern auch äußerst schwierig ist, während ein konstanter Gesamtstrom aufrechterhalten wird. Außerdem müsste jedes kleine Logikgatter und jeder Verstärker dasselbe tun.

In einem Konstantspannungssystem ist jeder darin enthaltene Stromkreis größtenteils immun gegen die Aktivitäten anderer Teile des Systems. Wenn ein Stromkreis auf der rechten Seite der Platine plötzlich mehr Strom zieht und der Regler ihn liefern kann und die Platine richtig ausgelegt ist, ist sich der Stromkreis auf der linken Seite glücklicherweise dessen nicht bewusst. (Na ja fast.)

Unter dem Strich ist in fast allen Fällen die Spannung als Hauptantrieb die am sinnvollsten zu regulierende und viel einfacher zu steuernde Sache.

Stellen wir uns zwei Steckdosen an einem gemeinsamen Hausstecker vor, die von einer Konstantstromquelle irgendwo weiter oben in der Leitung gespeist werden. Nehmen wir an, es handelt sich um eine 10-A-Konstantstromquelle. Bei Nichtgebrauch muss die Steckdose so kurzgeschlossen werden, dass die Spannung Null ist (nehmen wir vorerst ideale Drähte an). Wenn Sie etwas an eine Steckdose anschließen, müssen Sie es jetzt kurzschließen und die Spannung ansteigen lassen - nehmen wir an, Sie haben eine 10V 10A -> 100W Glühbirne angeschlossen, und das Einstecken verschiebt den Kurzschluss System aus der Steckdose. Was passiert nun, wenn Sie eine zweite 100-W-Glühbirne (10 A, 10 V) anschließen - die Glühbirne muss jetzt bei 5 A und 20 V funktionieren - sie muss ihren eigenen Widerstand senken - und die andere auch - aber wie viel? Nun, es hängt von dem anderen Gerät ab, das eingesteckt wurde - die beiden müssen sich grundsätzlich stabilisieren. Dies ist zwar möglich, aber ein sehr kompliziertes System für ein Gerät, das so einfach wie eine Glühbirne ist, ganz zu schweigen von der speziellen Steckdose, die zum Kurzschließen benötigt wird wenn alle Geräte entfernt sind. Diese Art von Strom-Spannungs-Ausgleichssystem müsste für jeden Splitter durchgeführt werden, was zu einigen komplizierten Systemen führen würde, die sich selbst ausgleichen müssen.

Nun, ich habe den Drahtwiderstand ignoriert, aber lassen Sie uns ihn zurückbringen - Sie werden Ihre Drähte immer maximal verlegen (da die Drähte größtenteils von Ampere bewertet werden, die durch sie laufen) - dies ist nicht ideal, da sie verwendet werden Etwas, das rund um die Uhr maximal ist, ist im Allgemeinen nicht gut für die Lebensdauer. Daher müssen Sie die Größe der gesamten Verkabelung erhöhen, um dies zu unterstützen. Über die Verkabelung hinaus müssen Sie auch in der Lage sein, schnell und zuverlässig mit 10A-Strömen zu schalten. 10A ist eine angemessene Strommenge, die Funken / Lichtbögen verursacht und die Schalter ziemlich schnell abnutzt, was mich zu einem anderen Punkt bringt.

Derzeit ist die meiste Netzstromversorgung Wechselstrom, da sie einen Nulldurchgang aufweist. Aufgrund der Induktivität des Kabels (und des Geräts) können Sie jedoch 10 A Strom nicht sofort in -10 A umwandeln.Großgeräte können ihre Einschaltzeit an die Frequenz der Netzspannung anpassen, sodass sich ihre Schalter (oder Relais / Mosfets / was auch immer) einschalten, wenn die Spannung bei oder nahe 0 liegt, um Überspannungen in beispielsweise einen Kondensator zu verhindernBank, die dann das System während des nächsten 0-V-Zyklus speist.Ich werde zwar nicht sagen, dass dies unmöglich ist, aber es wäre bestenfalls ziemlich schwierig.