电压和电流源的类型:增强您的设计

我是吃着甜甜圈长大的，喜欢每一口甜甜圈香甜可口的口感。当百吉饼来到镇上时，我很难区分它们。事实上，我以为百吉饼只是甜甜圈的另一个名字，直到我吃了它。就在那时，我意识到中间的洞是唯一的共同点。

如果你分不清甜甜圈和百吉饼也没关系。如果你在节食，我不建议你服用。但是如果你不能区分电压源和电流源，你就会很困难。更糟糕的是，一些PCB设计师认为电流源是一个神话，只存在于教科书中。

在我的PCB设计生涯中，我一直在处理电压和电流源。让我们来看看当涉及到PCB设计时，它们都意味着什么。

什么是电压源

电压源可以定义为向负载提供恒定电压的设备。从理论上讲，电压源是理想的，它将保持特定的电压，而不受电流的影响。理想的电压源没有内阻。

在现实中，理想电压源是不存在的。你所拥有的是实际的电压源，它确实有内阻，影响负载的电压水平。电压源可以产生变化的电压，如交流电源，也可以提供恒定的电压，如电池。

电池是典型的电压源

在PCB设计中，使用电压源是强制性的，因为所有的集成电路都需要一定水平的电压才能工作。像开关稳压器这样的电压源是由它们的电流容量定义的，这是最大电流。负载能够可靠地运行，不会因内阻功率损失而导致输出电压显著下降或温度升高。

什么是电流源

与电压源不同，电流源在物理上很难可视化。从理论上讲，它被定义为一种可以提供稳定电流的设备，而不管负载所需的电压如何。理论上理想的电流源可以提供无限大的电压。

然而，理想的电流源不可能存在于物理世界中。一个实际的电流源有一个巨大的电阻值，但它仍然是有限的。这意味着，如果负载上的电压上升到一定水平，实际电流源无法维持所需的电流。

电流源通常涉及晶体管。

你没有一个特定的电流源的单个组件．PCB设计中的电流源通常来自晶体管。

例如，BJT晶体管的发射极电流由流过基极的电流定义。通过在基极-发射极结处提供正电压，恒定电流将流经发射极，这是基极电流的直接函数。

PCB中电压电流源的设计

现在我们已经完成了理论，让我们来处理PCB设计中的电压和电流源。在使用这两种类型的组件进行设计时，您需要记住一些最佳实践。

最常见的电压源是电压调节器和电池。在选择电压源时，您需要确保它满足负载的功率要求。对于电池来说，你需要考虑的关键参数是它的容量。对于调压器来说，最大额定电流对于保证它可靠地提供所需电压是很重要的。

如前所述，电压源的电阻不是零。电压调节器，也就是电压源，确实有内阻。这意味着热量将从降低的电压通过内阻消散。在设计电压调节器时，您需要确保散热得到很好的照顾。

PCB设计中电流源的一个很好的例子是电流环驱动器。电流环驱动器用于长距离传输模拟信号。在工业应用中，4-20 mA驱动器通常用于将操作参数传输到集中控制器。

在设计电流源时，例如4-20 mA的驱动器，重要的是要记住驱动器的电阻不是无限的。这意味着电流分成两部分，一部分通过内阻，另一部分通过负载。当内阻减小时，流经内部的电流增多，流向负载的电流减少。

在设计电流源时，同样重要的是要记住它只会输出受驱动器所能支持的电压限制的电流。4-20mA的驱动器将不断调整电流到指定的电平。然而，当电缆电线的长度增加到一定的阈值时，驱动器将无法产生所需的电压来推动所需的电流通过。

无论你是设计电压源还是电流源，散热都是一个重要的考虑因素，你会想要一个先进的PCB设计软件的。PSpice SMOKE选项将给你一个清晰的热热点的设计视角。

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