用公式和實(shí)用硬件說(shuō)明分流電路

在設(shè)計(jì)電子電路時(shí)，有很多情況下電路需要不同值的電壓和電流源。例如，在為運(yùn)算放大器設(shè)置預(yù)設(shè)電壓時(shí)，通常使用電位分壓器電路來(lái)獲得所需的電壓值。但是如果我們需要一個(gè)特定的電流值呢?與分壓器類似，還有一種電路叫做電流分壓器，它可以用來(lái)將閉合電路中的總電流分成幾個(gè)。因此，在本教程中，我們將學(xué)習(xí)如何使用電阻方法(僅使用電阻)構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的分流電路。請(qǐng)注意，也可以使用電感器來(lái)制作電流分壓器，兩者的工作原理是相同的。

分流電路的工作原理

電阻器是電子產(chǎn)品中最常用的無(wú)源元件，使用電阻器構(gòu)造分流器非常容易。電流分壓器是一種線性電路，它將流入電路的總電流分開，并產(chǎn)生一個(gè)分壓器或產(chǎn)生總電流的一小部分。

根據(jù)分流法則，流過(guò)電路中任意并聯(lián)支路的電流等于總電流與對(duì)支路電阻與總電阻之比的乘積。因此，如果我們知道其他支路的總電流和電阻值，就可以通過(guò)電流分壓器定則計(jì)算出流過(guò)支路的電流。隨著我們的進(jìn)展，我們會(huì)了解更多。

電流分壓器可以使用KCL(基爾霍夫電流定律)和歐姆定律輕松構(gòu)建。讓我們看看這種劃分是如何在并聯(lián)電阻電路中發(fā)生的。

在上圖中，兩個(gè)1歐姆的電阻并聯(lián)連接，分別是R1和R2。這兩個(gè)電阻器共享流經(jīng)電阻器的總電流。由于這兩個(gè)電阻之間的電壓是相同的，流過(guò)每個(gè)電阻的電流可以用分壓器公式計(jì)算出來(lái)

因此，根據(jù)基爾霍夫電流定律，總電流為total = IR1 + IR2。

現(xiàn)在要找出每個(gè)電阻器的電流，我們使用歐姆定律I = V/R。在這種情況下，

因此，如果我們?cè)趖otal = IR1 + IR2中使用這些值，則總電流將為

因此,

因此，如果我們能計(jì)算出總電阻和總電流，那么通過(guò)上面的公式，我們就能得到通過(guò)電阻的電流。計(jì)算通過(guò)R1的電流的分流規(guī)則公式為

同樣，計(jì)算通過(guò)R2的電流的分流定則公式為

因此，當(dāng)電阻器大于兩個(gè)時(shí)，需要計(jì)算總電阻或等效電阻，用公式求出每個(gè)電阻器的分流電流

分流電路的硬件測(cè)試

讓我們看看這個(gè)電流分壓器在實(shí)際場(chǎng)景中是如何工作的。

在上述原理圖中有三個(gè)電阻，它們連接到1A的固定或恒流源。所有電阻的額定值均為1歐姆。因此R1 = R2 = R3 = 1歐姆。

該電路在面包板上通過(guò)將電阻一個(gè)接一個(gè)地以并聯(lián)配置連接在電路上的1A恒流源來(lái)測(cè)試。你也可以檢查這個(gè)簡(jiǎn)單的恒流電路，了解電流源是如何工作的，以及如何建立一個(gè)我們自己的。在下圖中，一個(gè)電阻被連接在整個(gè)電路中。

當(dāng)通過(guò)電阻連接時(shí)，萬(wàn)用表上的電流顯示為1A。接下來(lái)，添加第二個(gè)1歐姆電阻。電流下降到一半，每個(gè)電阻約500mA，如下圖所示

為什么會(huì)發(fā)生這種情況?讓我們用電流除法計(jì)算一下。當(dāng)兩個(gè)1歐姆的電阻并聯(lián)時(shí)，等效電阻為-

因此，當(dāng)兩個(gè)1歐姆電阻并聯(lián)時(shí)，等效電阻變?yōu)?.5歐姆。因此，通過(guò)R1的電流為

同樣數(shù)量的電流流經(jīng)另一個(gè)電阻，因?yàn)镽2是相同的1歐姆電阻，電流恒定到1A。萬(wàn)用表顯示大約0.5安培流過(guò)兩個(gè)電阻。

現(xiàn)在電路中又連接了一個(gè)1歐姆的電阻。萬(wàn)用表現(xiàn)在顯示大約0.33A的電流流過(guò)每個(gè)電阻。

因?yàn)橛腥齻€(gè)電阻并聯(lián)，所以我們求出三個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)的等效電阻

現(xiàn)在，通過(guò)每個(gè)電阻的電流，

萬(wàn)用表顯示大約0.33安培在每個(gè)電阻中流動(dòng)，因?yàn)樗须娮璧闹刀际?歐姆，并且連接在電流固定為1A的電路中。你也可以看視頻在頁(yè)面的末尾檢查電路是如何工作的。

電流分壓器應(yīng)用

分流器的主要用途是產(chǎn)生電路中可用總電流的一小部分。然而，在某些情況下，用于承載電流的組件對(duì)實(shí)際流過(guò)該組件的電流有限制。過(guò)流會(huì)增加散熱，并降低元件的預(yù)期壽命。通過(guò)使用電流分壓器，流過(guò)元件的電流可以最小化，從而可以使用更小的元件尺寸。

本文編譯自circuitdigest