De ultieme gids voor constante stroom en constante spanning

We worden omringd door "kleine zwarte blokjes": telefoonopladers, laptopvoedingen en led-drivers. We gebruiken de termen "voeding" en "lader" vaak door elkaar, maar technisch gezien zijn ze werelden van elkaar verwijderd.

Het gebruik van de verkeerde batterij resulteert niet alleen in een apparaat dat niet werkt, maar kan ook leiden tot oververhitting, brand of de permanente vernietiging van uw elektronica.

In dit artikel gaan we dieper in op de belangrijkste verschillen tussen deze apparaten, van het fundamentele verschil tussen een voeding en een oplader tot de kerntechnologieën die ze van stroom voorzien: Constante spanning (CV) en constante stroom (CC).

1. Het belangrijkste verschil: voeding versus oplader

Eerst moeten we een veelvoorkomend misverstand uit de weg ruimen.

• Voeding: Deze voeding levert de energie die een apparaat nodig heeft om te functioneren. Het is als een waterpomp die een constante "druk" (spanning) levert, waardoor het apparaat (zoals een laptop of led-lamp) kan "drinken" (stroom) en werk nu.

• Oplader: Deze heeft als taak energie in een batterij aan te vullen. Het lijkt meer op een intelligente bottelmachine. beheren de “stroom” (stroom) om ervoor te zorgen dat de “fles” (batterij) snel wordt gevuld, maar niet zo krachtig dat deze barst.

De voeding levert direct stroom voor gebruik; de oplader zorgt voor de energieopslag.

2. De twee kernmodi: constante spanning (CV) versus constante stroom (CC)

Of het nu om een voeding of een oplader gaat, de werking ervan wordt gekenmerkt door twee basismodi.

⚡ Constante spanning (CV)

• Definitie: Handhaaft een vaste, constante uitgangsspanning (bijv. 5 V, 12 V, 24 V).

• Hoe het werkt: De spanning is vastgelegd en de stroom die het levert, varieert afhankelijk van de belasting (wat erop is aangesloten).

• Toepassingen:

  1. De meeste elektronica: uw laptop, router en monitor hebben allemaal een stabiele spanning nodig om te kunnen functioneren.

  2. "Constante spanningsvoeding voor led-toepassingen": ideaal voor ledstrips. Waarom? Omdat ledstrips zijn ontworpen met ingebouwde stroombegrenzende weerstanden. Ze hebben alleen een stabiele 12V- of 24V-bron nodig om correct te werken.

⚡ Constante stroom (CC)

• Definitie: Handhaaft een vaste, constante uitgangsstroom (bijv. 350 mA, 700 mA).

• Hoe het werkt: De stroom wordt vastgezet en de spanning past zich automatisch aan om bij de lading te passen.

• Toepassingen:

  1. Krachtige LED's: Dit is de primaire toepassing van CC. Een enkele LED (zoals in een schijnwerper) is extreem gevoelig voor stroom.

  2. "Constante stroom LED-driver voorkomt thermische oververhitting": dit is een cruciaal concept. Naarmate een LED opwarmt, daalt de interne weerstand. Als u een CV-voeding (Constant Voltage) gebruikt, is de stabiele spanning gecombineerd met een lagere weerstand (Wet van Ohm: $I = V/R$) zou de huidige ($I$) omhoogschieten. Dit maakt de LED nog heter, waardoor de weerstand verder afneemt... een vicieuze cirkel genaamd "Thermal Runaway" die eindigt in een doorgebrande LED. Een constante stroomdriver voorkomt dit door dwingen de stroomsterkte gelijk blijft, ongeacht de temperatuurveranderingen.

3. Toepassingsgeval 1: LED-verlichtingsoplossingen selecteren

Bij het selecteren van LED-verlichtingsoplossingen met de juiste voedingen moet u een keuze maken.

“Hoe te kiezen tussen constante stroom- en constante spannings-LED-drivers voor LED's”:

• Kies een Constant Voltage (CV)-driver als:

  • U gebruikt LED-strips.

  • U gebruikt LED-modules waarin al drivers of weerstanden zijn ingebouwd.

  • U moet meerdere LED-eenheden parallel schakelen en ervoor zorgen dat ze allemaal dezelfde spanning krijgen.

• Kies een Constant Current (CC)-driver als:

  • U gebruikt krachtige LED's, afzonderlijk of in serie geschakeld (bijvoorbeeld COB-spots, straatlantaarns).

  • Uw LED-apparaat is expliciet geclassificeerd voor een constante stroomingang van “XXX mA”.

  • U bent op zoek naar maximale efficiëntie, helderheidsregeling en de langst mogelijke levensduur van LED-lampen.

4. Toepassingsgeval 2: De moderne batterijlader

Dit is misschien wel de meest elegante toepassing van de samenwerking tussen beide modi. Een moderne acculader, met name een "CC-CV acculader ontworpen voor de veiligheid van lithiumaccu's", illustreert deze samenwerking perfect.

“De lader gebruikt de constante spanningsmodus en de constante stroommodus uitgelegd”:

Het laadproces van een lithium-ionbatterij bestaat doorgaans uit drie fasen:

1. Vooraf opladen (indien nodig): Als de batterij diep ontladen is, gebruikt de lader een kleine, zachte stroom om de batterij veilig weer op te laden.

2. Constante stroom (CC) fase: Dit is de belangrijkste laadfase. De accu heeft een lage spanning, dus de lader voedt hem met de snelste, veiligste, constante stroom (bijv. 2A). Gedurende deze tijd stijgt de spanning van de batterij gestaag.

3. Constante spanning (CV)-fase: zodra de spanning van de accu zijn piek bereikt (bijv. 4,2 V), schakelt de lader onmiddellijk over naar een andere modus. vergrendelt de spanning op 4,2 V en houdt het daar vast. Naarmate de batterij voller raakt, stijgt de interne weerstand en neemt de laadstroom op natuurlijke wijze af.

4. Beëindiging: Wanneer de stroomsterkte daalt tot een zeer laag niveau (bijvoorbeeld 0,1 A), weet de lader (dit kan een Smart Charger zijn) dat de batterij vol is en stopt het proces volledig.

Dit CC-CV-mechanisme is de sleutel tot het snel en veilig opladen van accu's, waarbij gevaarlijk overladen wordt voorkomen.

5. Geavanceerde onderwerpen: vermogensomzetting en circuitontwerp

Hoe wordt deze complexe logica bereikt?

• DC-DC-omvormers:

  • “DC-DC-omvormer met verlaging van de spanning voor het voeden van LED-strips en laagspanningsapparaten”: dit wordt gebruikt om een hogere spanning (bijvoorbeeld een 24V-stroomadapter) efficiënt te verlagen naar 12V voor een LED-strip of 5V voor een USB-apparaat.

• “DC-DC-omvormer voor het verhogen van de laadspanning van de batterij”: hiermee kan een 5V USB-ingang worden “verhoogd” naar de 12,6V die nodig is om een lithium-ionbatterijpakket met 3 cellen (11,1V) op te laden.

• Een voeding omzetten in een oplader:

  • Kunt u uitleggen hoe u met behulp van diodes en feedbackcircuits een voeding kunt omzetten in een oplader?

  • Technisch gezien wel, maar voor moderne batterijen is het absoluut niet aan te raden.

  • Een eenvoudige diode voorkomt alleen omgekeerde stroom; kan niet de CC-CV logica uitvoeren.

  • Een correcte omzetting vereist een complex 'feedbackcircuitontwerp bij het omzetten en regelen van laders'. Dit feedbackcircuit moet actief monitoren beide de uitgangsspanning en -stroom, en regelen vervolgens dynamisch de DC-DC-omvormer om de precieze CC-CV-laadcurve te volgen.

6. Conclusie: hoe maak je de juiste keuze?

Laten we tot slot nog even terugkomen op de allesomvattende term: de stroomadapter.

Bij het kiezen van de juiste stroomadapter voor LED-drivers en batterijladers moet u rekening houden met het volgende:

1. Lees het etiket!

   • Uitgang: 12V ⎓ 2A (vaste V) = Constante spanning (CV) voeding.

   • Uitgang: 700mA, 20-40VDC (vaste A) = Constante stroom (CC) LED-driver.

   • Uitgang: 4,2 V / 1 A (vaak met “Lader” of een batterijpictogram) = Batterijlader.

2. Gebruik het juiste gereedschap voor de klus!

   • Gebruik NOOIT een CV-voeding om direct een krachtige LED van stroom voorzien (hij zal doorbranden).

   • Gebruik NOOIT een CC LED-driver om uw laptop van stroom te voorzien (hij zal beschadigd raken).

   • Gebruik NOOIT een standaard CV-voeding om een lithium-ionbatterij op te laden (dit is extreem gevaarlijk en kan een groot brandgevaar opleveren).

Het begrijpen van het verschil tussen CV en CC is niet alleen een kwestie van technische details. Het is van cruciaal belang om uzelf en uw apparaten te beschermen.