Prąd stały

Prąd stały (ang. direct current, DC) – prąd stały charakteryzuje się stałą wartością natężenia oraz kierunkiem przepływu, w odróżnieniu od prądu zmiennego i przemiennego – (AC, ang. alternating current).

Zaletą prądu stałego jest to, że w przypadku zasilania takim prądem wartość chwilowa dostarczanej mocy jest stała, co ma duże znaczenie dla wszelkich układów wzmacniania i przetwarzania sygnałów. Większość półprzewodnikowych układów elektronicznych zasilana jest prądem stałym (a przynajmniej napięciem stałym). Główną zaletą takiego rozwiązania jest to, że urządzenia zawierające układy elektroniczne mogą być zasilane bezpośrednio z przenośnych źródeł energii (baterii lub akumulatorów).

Dla urządzeń, które używane są w pobliżu sieciowej energii elektrycznej stosuje się zasilanie prądem stałym wytwarzanym przez zasilacze sieciowe. W zasilaczu sieciowe napięcie przemienne jest najpierw transformowane na odpowiedni poziom napięcia, prostowane (na przykład za pomocą mostka Graetza) oraz filtrowane, tak aby jego ostateczny przebieg był jak najbardziej zbliżony do wartości stałej.

Moc dowolnego odbiornika w układzie prądu stałego jest obliczana jako:

gdzie: P – moc, U – stałe napięcie elektryczne, I – stały prąd elektryczny.

Z powyższego równania wynika zatem, że tę samą moc (a więc i energię) można przesłać przy różnych wartościach napięcia i prądu. Przepływający prąd stały powoduje powstawanie strat cieplnych w przewodniku, których wartość jest wprost proporcjonalna do kwadratu wartości natężenia prądu. Dlatego też przy układach o wyższej mocy dąży się do zasilania jak najwyższym napięciem, co prowadzi do obniżenia wartości natężenia prądu (dla tej samej wymaganej mocy). Niestety, transformacja prądu stałego nie jest możliwa. Obniżenie wartości wymaganego napięcia można wykonać stosunkowo łatwo (np. za pomocą dzielnika napięcia, lub diody Zenera), niemniej jednak są to metody stratne. Podwyższenie wartości napięcia praktycznie może być zrealizowane tylko za pomocą uprzedniej zmiany prądu stałego w przemienny, transformacje prądu przemiennego a następnie przetworzenie ponownie na prąd stały. Obecnie elektroniczne układy transformujące prąd stały (zarówno na wartości wyższe jak i niższe) osiągają duże sprawności, powyżej 90%.

Jednym z najpopularniejszych źródeł prądu (napięcia) stałego jest bateria, której napięcie wyjściowe ma wartość rzędu 1,5 V. W miniaturowych urządzeniach użycie więcej niż 2 (rzadko więcej niż 4) baterii nie jest możliwe z uwagi na ograniczenia gabarytowe. Dostępne napięcie jest więc rzędu 3 V, co czasami jest wartością niewystarczającą. W takim przypadku stosuje się więc opisane powyżej układy transformujące prąd stały. (Przykładowo takie rozwiązanie zastosowano w przenośnym komputerze klasy palmtop – Psion 3a.)