定電流電源、定電圧電源について

質問

定電流電源、定電圧電源についてなのですが
普通の乾電池やコンセントなどの電源は定電圧電源に内部抵抗を繋いだものですよね？
では、定電流電源とはどこで使われているのでしょうか？
また、その利点は何なのでしょうか？

こういったことに関して勉強したいと考えているのですが
何かお勧め本はありますでしょうか？
何卒よろしくお願い致します。

回答No.5

tance · ベストアンサー

定電流源と言ったら、負荷が変わろうが、外部から電流を流そうと
しようが、電圧が印加されたりしても、設定された電流しか流れない
電源のことです。流れている電流が０でも定電流源です。設定された
電流値がたまたま０だったというだけのことです。

これを理解するのに、たとえば１本の導線を考えてみましょう。
何もしなければこの両端の電圧は０Vです。ここで、外部から電池などで
電流をながそうとしてみます。しかし、単なる１本の導線の両端の
電圧は（ショートそのものですから）０Vです。（厳密には完全な０V
ではありませんが、今は概念の理解ですから０Vとします）

これは「何かをしても０Vのまま」だった訳です。なので、１本の導線
は０Vの定電圧源と言えます。

同様に、なにもつながっていない端子が２個あるとします。ここに
いろいろなものをつないでも端子間には電流は流れません。なので、
これは定電流源と言えます。（０に設定された電流が０のままだから）

極端な例を挙げましたが、０Aでも定電流源と言える、ということを
ご理解いただけたでしょうか。

定電圧源はいたるところに見られますが、定電流源は見えるところには
あまりありません。でも見えないところでたくさん使われています。

回答No.4

Denkigishi

ＮＯ１の回答に関連してコメントをします。
（１）質問者の当初の質問は「定電流源」についてでしたが、実用上の事例として示されているのは「電流による信号伝送」なので、少し混乱があるようです。DC4～20mAはアナログ信号（0～100%）を伝送することが主目的で、ノイズ対策上、下限を0mAではなく4mAとしています。以前は5～25mAというのもありましたが、今はDC4～20mAが国際標準です。
常時最低でも4mAが流れているので、これを計器の電源として使うと便利なので、これから定電圧を作って回路の電源とします。
（２）電流源というと特別なものと思い勝ちですが、トランジスタを使った増幅器（負帰還が無い場合）もそれに該当します。なお理想的な定電流源は内部インピーダンスが無限大となります。

回答No.3

foobar

たとえば、電解めっきやアーク溶接のように、多少負荷条件が変わっても、一定の電流を流したいところには定電流（に近い）電源を使います。
メリットというよりも、「負荷が一定電流の条件を要求している」からですが。（放電を伴うものには、この手の負荷が多いように思います。ネオン管では垂下特性持った変圧器使います。）

また、定電圧電源に近い挙動をする負荷（発光ダイオードなど）も安定して動作させるために定電流に近い電源で駆動します。

＃１、＃２さん回答にある信号の4-20mAなどの電流伝送ですが、信号線の抵抗の影響を受けにくいほか、信号を受ける側のインピーダンスが低くて静電誘導的なノイズを受けにくい、というメリットもあります。
（信号を送るのに0ｍAからにしないのは、信号線断線の検出が可能になる、最低電流が保証されていてこの電流値以下なら電力をセンサ側に供給できる、というメリットがあるからだとか。）

回答No.2

electron11

嘗て長距離伝送するには減衰を補償する為に一定距離毎にリピーター（増幅叉は再生装置）を設置しなければなりません
こんな時　独立に電源を何十個も設ける訳にはいきませんので発信元から定電流で送ります
この場合　同軸ケーブルの芯線に直流電流を流すと共に信号も載せますがフィルター＆コンデンサーで分離します
コンデンサーは直流阻止に　フィルターは信号が漏れないよう電源回路に入れます
嘗てNTTのPCM幹線網は同様にしてました　多分アナログ伝送も同じと思います

現在は長距離伝送は光ケーブルに変わりました　どのように給電しているのか知りませんが　先に書いた理由で多分同様にしていると思います
この場合は光ケーブルと一緒に銅線二本が束ねられているかも知れません　若しそうだとしますと電源と信号は別々となりますね
光伝送は電気伝送より減衰が小さいのでリピーターは少なくて済みます　現在は恐らく100km以上毎でしょう

上記の場合の利点は電源供給所が少なくて済むのです　但し供給所の電圧が大変高圧になります
リピーター一個当たり24Vとしますと10個で240V　100個なら2400V以上必要となります

センサーの信号伝送に4-20ｍA定電流伝送があります
＃１さんが言われるように受電側の抵抗値が正確であれば途中の線路抵抗が極端に大きくない限り関係無くなりますので長さ＆太さを気にしなくて済みます

詳しくは　ググッテ見ては如何でしょう。

回答No.1

ymmasayan

まず負荷から見て定電圧電源を要求するのは実は定電流が欲しい事が多いのです。
負荷は通常並列につなぎます。従ってやむを得ず定電圧電源である必要が有ります。
では負荷を直列に沢山つないだときはどうでしょう。
このときは定電流電源の方が都合がいいのです。
実際に太平洋横断海底ケーブルなどは途中で何十箇所も増幅中継していますがこのアンプの電源は定電流給電されています。

もう一つ、電源の内部抵抗や途中の電線の抵抗の影響を無視できるという点で電流ループ型の計器が
使われています。
遠距離伝送しても高精度が保たれるのが特徴です。
ただ電流０というのは実現が難しいので４～２０ｍＡとか５～２５ｍＡで使います。

お礼

回答ありがとうございます。

しかし最後の
>ただ電流０というのは実現が難しいので４～２０ｍＡとか５～２５ｍＡで使います。
の意味がよく分かりません。
これは定電流電源のはなしですよね？定電流電源なのに電流値を０にしようとする意味が全く分からないのですが。

それとこういったことに関して解説してある書籍を教えて下さい。