Ist es wirklich in Ordnung, mehr Strom zu liefern, als für die Komponente ausgelegt ist?

In dieser vielbeachteten Antwort gibt der Antwortende an, dass es in Ordnung ist, eine Komponente mit mehr Strom zu versorgen, als für diese vorgesehen ist. Die Analogie ist, dass (hier umschrieben) "Wenn Johnny zwei Äpfel essen möchte, wird er nur zwei essen, unabhängig davon, ob Sie ihm drei oder fünf geben, usw."

Eine der grundlegendsten Schaltungen, die Sie möglicherweise ausführen können, ist die Stromversorgung einer LED über ein Netzteil. Da die meisten Netzteile einen höheren Strom liefern, als die meisten LEDs verarbeiten können, müssen Sie einen Widerstand vor die LED legen, um sie nicht durchzubrennen.

Also was ist es?!? Kann mir jemand erklären, wann / wo / wie es in Ordnung ist / nicht in Ordnung zu sein, einen höheren (und in dieser Hinsicht niedrigeren) Strom zu liefern, als für was eine Komponente ausgelegt ist?

Um den Titel Ihrer Frage zu beantworten, lautet die Antwort nein. Es ist nicht in Ordnung, eine Komponente mit mehr Strom als dem Nennwert zu versorgen.

Es ist jedoch in Ordnung, eine Spannungsversorgung zu haben, die für mehr Strom ausgelegt ist als der Nennwert der Komponenten, da die Komponente so viel verbraucht, wie sie benötigt. Wenn Sie mehr Strom in die Komponente einspeisen (mit Gewalt), überschreitet die Komponente ihren Nennwert, erwärmt sich und wird zerstört. Zum Beispiel, wenn Sie eine Konstantstromquelle oder eine große Spannung verwenden (wodurch mehr Strom fließt). Wenn Sie jedoch die Nennspannung verwenden, nimmt die Last nur das auf, was erforderlich ist, unabhängig davon, wie viel Strom aus der Quelle verfügbar ist.

Der Unterschied besteht darin, wie Sie Ihre Frage formulieren.

Ihr Missverständnis beruht auf einer falschen Aussage: Da die meisten Netzteile einen Strom liefern, der höher ist als die meisten LEDs, müssen Sie einen Widerstand vor die LED stellen, um sie nicht durchzubrennen.

Der Grund für den Widerstand in Serie mit LED ist , dass , wenn Sie Ihre Stromversorgung liefert eine höhere Spannung als die LED erfordert , und Ihre Stromversorgung ist zu liefern vermag mehr Strom als die LED verarbeiten kann, dann müssen Sie die aktuell Ihre Schaltung zu begrenzen zieht von der Stromversorgung durch Verwendung eines geeigneten Vorwiderstands.

Ein 5A-Netzteil erzwingt keine 5A durch alles, was Sie daran anschließen. Es können nur maximal 5A fließen, und wie viel tatsächlich fließt, hängt von der Versorgungsspannung und dem effektiven Gesamtwiderstand des angeschlossenen Stromkreises ab.

Ein einfaches Beispiel: Sie können ein Netzteil für 5 V bei 1 Milliarde Ampere haben. Angenommen, Sie schließen einen Widerstand an diese Versorgung an, sagen wir 5 Ohm. Wie viel Strom wird es ziehen? (a) 1A oder (b) 1 Milliarde A?

Die Antwort lautet (a). Das Ohmsche Gesetz besagt, dass I = V / R ist. Wenn Sie also eine 5-V-Versorgung über einen 5-Ohm-Widerstand haben, fließt ein Strom von 1 A? Aber was ist mit den anderen 999 Millionen Ampere passiert? Nun, es gab nicht genug Spannung, um das durch die Rennstrecke zu treiben. Wenn Sie jetzt einen 5e-9-Widerstand hätten, würden Sie Ihre 1 Milliarde Ampere zum Fließen bringen.

In einer LED-Schaltung ist die Diode nicht linear. Dies bedeutet, dass mit steigender Spannung der Strom nicht mit dem Ohmschen Gesetz steigt. Tatsächlich ist es exponentiell - eine LED könnte 10 mA bei 2 V leiten, kann aber beispielsweise 1A bei 2,1 V leiten - normalerweise nicht ganz so extrem, aber Sie können sehen, dass die LED zweifellos leuchtet, wenn wir den Strom nicht begrenzen sprengen. Wie hilft der Widerstand? Nun, Sie können die LED als eine ideale Spannungsquelle betrachten (nicht ganz richtig, aber ertragen Sie es mit mir). Diese Beispiel-LED sinkt im Wesentlichen bei 10 mA in etwa auf die gleiche Spannung wie bei 1A, also sagen wir, na ja, sie hat immer die gleiche Spannung. Wenn wir also einen Widerstand hinzufügen, ist die Spannung darüber die Versorgung minus der Spannung LED fällt ab. Wir können dann das Ohmsche Gesetz verwenden, um einen Widerstand auszuwählen, der diese Spannung auf den erforderlichen Strompegel absenkt.

Dies ist nun der Punkt, an dem die aktuelle Bewertung eines Angebots wichtig wird. Angenommen, Sie haben eine Versorgung mit 5 V bei 10 mA. Sie schließen einen 5 Ohm Widerstand an. Was ist der Strom? (a) 1A oder (b) viel weniger?

Die Antwort wäre (b). Warum? Nun, die Versorgung kann einfach nicht so viel Strom treiben - es könnte an ihrem Innenwiderstand liegen, es könnte sich um eine Versorgung vom Typ einer Stromquelle handeln. Wie auch immer. Was also passiert, ist, dass entweder die Spannung an den Klemmen der Versorgung abnimmt (weil zum Beispiel mehr Spannung über den Innenwiderstand abfällt) oder (und) sie explodiert, schmilzt, durchbrennt, wie auch immer Sie es formulieren möchten. Wenn die Versorgung überlebt und die Spannung abgefallen ist, liegt weniger Spannung am Widerstand an, sodass weniger Strom erforderlich ist, um das Ohmsche Gesetz zu erfüllen. Jetzt geschieht dies alles in einem sehr schnellen Übergang, also im Wesentlichen für Sie siehe ist ein 5Ohm Widerstand mit einer sehr niedrigen Spannung.

In Bezug auf die direkte Antwort auf den Fragentitel lautet die Antwort in den meisten Fällen Nein . Der Nennstrom ist derjenige, bei dem der Hersteller des Bauteils angibt, dass er korrekt funktioniert.

In vielen Fällen kann es sich um eine Komponente wie eine LED oder einen Widerstand handeln (normalerweise begrenzt durch die Nennleistung, nicht durch den Strom, aber dennoch ...), die aufgrund einer fehlenden Strombegrenzung oder der richtigen Versorgungsspannung leicht einen viel höheren Strom leiten kann, als sie angegeben ist Dies führt zu übermäßiger Erwärmung und / oder Beschädigung.

In anderen Fällen, wenn Sie die richtige Versorgungsspannung anlegen, wird das Gerät mit dem erforderlichen Strom betrieben, auch wenn Sie eine Versorgung haben, die in der Lage ist, viel mehr als das zu beschaffen. Dies liegt daran, dass alle Geräte letztendlich nur Widerstände sind, seien es Festwerte oder Widerstände, die den Widerstand mit der Spannung ändern (z. B. Halbleiter, Transistoren usw.). Bei der gegebenen Versorgungsspannung arbeitet die Anordnung dieser Widerstände auf einem Strompegel, für den sie ausgelegt sind.

Gemäß der Analogie "Äpfel essen" verbraucht eine LED jeden Apfel, den Sie ihm geben, bis er explodiert. Es ist nicht in der Lage, sich einzuschränken. Sie müssen die LED mit einem angemessenen Strom versorgen (auch bekannt als Anzahl der Äpfel). Es ist in Ordnung, eine Million Äpfel irgendwo zu verstauen (Netzteil), aber Sie (Widerstand) müssen der LED im Weg stehen, um zu verhindern, dass sich die LED selbst zerstört.

Ein Netzteil hat eine Spannungs- und Stromstärke (unter anderem). Das Netzteil liefert normalerweise die Nennspannung bis zum Nennstrom. Nur weil ein 12V - Netzteil kann 10 Ampere liefern, bedeutet nicht , dass die Stromversorgung wird 10 Ampere durch die Schaltung erzwingen.

Es ist im Allgemeinen nicht in Ordnung, eine Komponente mit mehr Strom zu versorgen, als für diese vorgesehen ist. LEDs (und alle Dioden) wirken wie Kurzschlüsse, sobald ihre Durchlassspannungsanforderung erfüllt ist. Sie werden für eine sehr, sehr kurze Zeit alle Ampere verbrauchen, die das Netzteil liefern kann, und dann werden sie zu offenen Stromkreisen.

Die Frage, die Sie verknüpft haben, bezieht sich auf Festspannungsnetzteile. Diese Versorgungen sind typischerweise mit einer festen Ausgangsspannung und einem maximalen Laststrom spezifiziert.

Wenn Sie einen gut gewählten Strombegrenzungswiderstand verwenden, können Sie Ihre Stromversorgung wird bewertet für jeden maximalen Strom Sie mag und es wird die LED nicht zerstören.

Zum Beispiel haben Sie eine 5-V-Festspannungsversorgung und eine LED, die 2,0 V abfällt.

Wenn Sie einen 300-Ohm-Strombegrenzungswiderstand verwenden, verbraucht die LED-Widerstandsschaltung (ungefähr) 10 mA, unabhängig davon, ob die Versorgung für 100 mA oder 100 A ausgelegt ist.

Lassen Sie uns zuerst die Adresse angeben, die mehr Strom liefert, als für ein Gerät ausgelegt ist. Angenommen, Sie haben eine sehr einfache Schaltung mit einem Widerstand (100 Ohm) und einer Spannungsquelle (5 V). Dann von

V = IR 5 = I (100) I = 0,05 A.

Diese Schaltung zieht immer 0,05 A Strom. Es spielt keine Rolle, ob das Netzteil, mit dem Sie die 5 V erzeugen, 0,05 A oder 5 A Strom liefern kann. Da die Spannung und der Widerstand fest sind, ist auch der Strom durch die Schaltung fest. (Beachten Sie jedoch, dass es empfehlenswert ist, ein etwas größeres Netzteil als 0,05 A zu verwenden, damit Ihre Stromversorgung nicht ständig auf 100% läuft.)

Jetzt speziell für die LED - diese Komponente ist eine Diode und lässt den Strom sehr leicht in Vorwärtsrichtung durch. Dies bedeutet einen sehr geringen Widerstand gegen den Strom. Beachten Sie aus V = IR, dass ich sehr groß werde, wenn der Widerstand sehr klein wird. Das bedeutet, dass nur eine LED in Reihe mit Ihrer Spannungsquelle geschaltet wird und ein hoher Strom fließt - wahrscheinlich viel höher, als für die LED ausgelegt ist. Dies ist der Grund, warum ein Widerstand in den Stromkreis eingebaut wird, um den Stromverbrauch zu verringern, indem dem Stromkreis ein Widerstand hinzugefügt wird.

Beachten Sie jedoch auch, dass bei einer LED und einem Widerstand in Reihe mit einer Spannungsquelle der Strom durch diesen bestimmten Stromkreis immer ein konstanter Wert ist, unabhängig davon, wie viel zusätzlichen Strom die Stromquelle liefern kann.

Angenommen, Sie haben eine Glühlampe mit einer Nennleistung von 100 Watt, wenn sie an ein 120-Volt-Netz angeschlossen ist.

Da Leistung (P) gleich Spannung (E) mal Strom ist, können wir schreiben:

und um herauszufinden, wie viel Strom die Lampe vom Stromnetz bezieht, können wir die Formel folgendermaßen umstellen:

Wenn wir dann das anschließen, was wir wissen, können wir den Strom durch die Lampe folgendermaßen lösen:

und wir können den Widerstand der Lampe wie folgt berechnen:

Jetzt wissen wir so ziemlich alles über die Lampe, die wir für diese Übung benötigen.

$\ $

Nehmen wir als nächstes an, Sie haben einen dieser benzinbetriebenen 120-Volt-1000-Watt-Generatoren.

$\ I = \frac{1000W}{120V}\ $

Wenn Sie also einen 15-Ampere-Leistungsschalter an einem der 120-Volt-Stromkreise in Ihrem Haus haben, kann dieser Stromkreis 1800 Watt liefern, ohne dass sich der Leistungsschalter öffnet, sodass Ihr Haartrockner, der 1200 Watt ableitet, 10 Ampere verbraucht von der Leitung, weil es einen Widerstand von 12 Ohm hat.

Schließen Sie Ihre Lampe an, und da der Widerstand der Lampe 145 Ohm beträgt, werden nur 0,83 Ampere von der Leitung abgezogen, obwohl die Leitung bei Bedarf für 15 Ampere ausgelegt ist.

Unterm Strich bedeutet dies, dass eine Last, obwohl eine Quelle die Möglichkeit bietet, bei einer bestimmten Spannung viel Strom zu liefern, nur den Widerstand benötigt, der für sie zulässig ist.

Die Analogie, die ich hier aufgestellt habe, ist nicht perfekt. Alle anderen haben nette Antworten gepostet, so dass dies möglicherweise nicht die Antwort ist, die Sie fragen, aber der Punkt ist, dass uns Johnny (unsere Komponente) am Herzen liegt. Wenn Sie dies auch tun, beachten Sie Folgendes.

Nehmen wir an, ein Apfelhändler ist derjenige, der Johnny Apfel gibt. Unterscheiden Sie nun zwischen diesen beiden:

1. Apple Ladenbesitzer hat viel Apfel, aber er verkauft Apfel an Johnny nur, wenn er von ihm will.
2. Apple-Ladenbesitzer kümmern sich nicht darum, wie viel Apfel Johnny essen soll, er gibt / zwingt Johnny nur, seinen Apfel zu nehmen (er möchte nur mehr Apfel verkaufen).

Sie können sehen, welche für Johnny in Ordnung ist. Aber das Problem ist, dass (1) auch nicht funktioniert, weil Johnny nicht weiß, wie viel er essen soll (Johnnys Mutter / Hersteller weiß).

Sie können herausfinden, wie sehr der Ladenbesitzer ihn nach dem Ohmschen Gesetz zum Essen zwingt, und seine Mutter fragen, wie viel er essen soll. Also sei der geeignete Widerstand, wenn dir Johnny am Herzen liegt.

Ja und nein.

Einige Komponenten, wie z. B. LEDs, ermöglichen einen gepulsten Strom, der höher als eine Dauerleistung ist. Eine LED, die für 50 mA Dauerbetrieb ausgelegt ist, kann 100 mA bei einem Tastverhältnis von 50% bei 1 kHz, jedoch nicht bei 0,1 Hz (dh 10 Sekunden an 10 Sekunden aus) ermöglichen. oder nicht 1A bei% 5 Einschaltdauer.

Alle Fälle haben den gleichen durchschnittlichen Gesamtstromverbrauch. Einige werden funktionieren, andere nicht.

Es gibt 2 Arten der Stromversorgung. Die erste und mit Abstand häufigste

Konstante Spannungsquelle . Dies liefert beispielsweise 5 Volt. Wenn Sie dies mit einem isolierten Draht kurzschließen, erhalten Sie [normalerweise] einen Funken, gefolgt von einem ziemlich heißen Draht. Strom fließt, und Sie können sogar brennende Isolierung riechen. Wenn Sie einen Widerstand in Reihe schalten, wird der Strom begrenzt, genau wie bei Ihrem LED-Beispiel.

Konstante Stromquelle . Dieses viel seltenere Biest liefert zum Beispiel 1 Ampere. Wenn Sie dies an einen 1000-Ohm-Widerstand anschließen, würden Sie [theoretisch] 1000 Volt am Widerstand haben. THEORIE: Wenn nichts angeschlossen ist (offener Stromkreis), muss die Stromversorgung genügend Volt erzeugen, um einen Lichtbogen auszulösen, damit nur 1 Ampere fließt.

Zurück in der realen Welt emulieren die meisten Versorgungen eine konstante Spannungsquelle. Wenn Sie versuchen, zu viel Strom zu ziehen, fällt die Ausgangsspannung tendenziell ab.

Fazit : Ja, es ist in Ordnung, eine Versorgung zu haben, die mehr Strom liefert, als Sie benötigen. Wenn Sie jedoch selbst etwas bauen, stellen Sie sicher, dass es nicht zu kurz ist, bevor Sie es anschließen. Andernfalls riechen Sie die brennende Isolierung.

Wenn es nach mir ginge, würde ich ALLE meine Schaltkreise mit einer Milliarde Ampere versorgen, vorausgesetzt, ich bringe sie in geeigneter Weise zum Schmelzen. Es liegt an (meinem Design) der Schaltung, wie viel sie tatsächlich benötigt. Und wenn es zu viel erfordert (denken Sie an Kurzschluss, schlechtes Design usw.), dann kommt hier die Sicherung ins Spiel. Die Antwort lautet also JA, es ist in Ordnung, mehr Strom zu liefern, als für die Komponente ausgelegt ist.

Als Elektronik-Enthusiast seit über 60 Jahren (angefangen bei 5!) Und einer, der kürzlich einen STEM-Lehraufenthalt absolvierte, ist die Wasseranalogie meiner Meinung nach eine nahezu perfekte Antwort darauf.

Spannung ist wie Wasserdruck - ein Wasser-Pik hat eine höhere "Spannung" (Druck) als ein riesiges flaches Kinderbecken.

Strömung ist wie Wasserdurchfluss - Das Kinderbecken hat viel mehr Wasserdurchfluss pro Sekunde.

Spannungsdruck wird angelegt. Aktuelle Flussergebnisse. Das Wort "Angebot" ist vage; Sowohl der Wasser-Pik als auch der Kinderpool "versorgen" beide; Nehmen wir die gebräuchlichen Bedeutungen an: Eine bestimmte Spannung anzulegen bedeutet, sie sofort anzulegen und einen bestimmten Strom zuzuführen, der die Fähigkeit besitzt, eine so hohe Stromflussrate bereitzustellen.

Nun zu der Frage, die zur Diskussion steht. "Ist es wirklich in Ordnung, mehr Strom zu liefern, als für die Komponente ausgelegt ist?

Übersetzen: "Ist es wirklich in Ordnung, mehr aktuelle Funktionen bereitzustellen, als für die Komponente ausgelegt sind?"

Diese Antwort lautet ja. Die zusätzliche Funktion wird nicht sofort verwendet. Sie können eine 12-V-Taschenlampe problemlos an eine Autobatterie anschließen. Es kann sogar ein Jahr lang eingeschaltet bleiben, brennt aber nicht aus.

Endgültige Antwort: Ja!