Электронный аналог мощного переменного резистора

23.11.2020 | Новости Электронные компоненты ● a-contract.ru

Для тестирования блоков питания или аккумуляторов, как правило, необходима нагрузка от источника постоянного тока. Но время от времени появляется необходимость выяснить, как поведёт себя устройство при резистивной нагрузке. В этой ситуации применение потенциометра большой мощности является слишком дорогостоящим решением. Альтернативой может служить схема на Рис. 1, которую можно применить в качестве мощного резистора, подключаемого между клеммами P1 и P2.

Рисунок 1. Сопротивление канала MOSFET изменяется, выполняя функцию переменного резистора.

Для того, чтобы получить представление о принципе функционирования этой схемы, необходимо представить, что операционный усилитель идеален и что общее сопротивление R₂и R₃ превышает сопротивление мощного резистора (на рисунке не показан). R₂ и R₃ образуют делитель, выходное напряжение которого равно:

Напряжение на R₁ остаётся равным опорному напряжению V_REF благодаря операционному усилителю. В таком случае ток через резистор R₁ будет соответствовать выражению:

Подставляя первое выражение во второе, получаем:

Если отбросить значение тока, идущего через R₂ и R₃, то ток резистора будет равен входному току в соответствии с формулой:

Эта формула показывает линейную зависимость входного тока от входного напряжения. Таким образом, схема между клеммами P₁ и P₂ ведет себя как резистор. Тогда формула приобретает вид:

где

– коэффициент, больший единицы, на который умножается R₁. Если осуществить замену сопротивления R₂ или R₃ на потенциометр, схема будет представлять собой переменный резистор. Цена подходящего для этой схемы транзистора и резистора R₁ совместно с прочими компонентами ниже, чем у переменного резистора, способного рассеивать такую же мощность.

Но схема обладает рядом ограничений. Так, она работает с входным напряжением лишь одной полярности. Это может сделать невозможным её использование в некоторых приложениях. Также следует иметь ввиду, что минимально достижимое сопротивление эквивалентного резистора равно сумме сопротивления R₁ и минимального сопротивления открытого транзистора. Есть также и другие факторы, которые оказывают влияние на линейность схемы: смещение операционного усилителя, сопротивления резисторов R₂ и R₃ и входное напряжение. При этом параметры устройства всё равно продолжают оставаться на высоком уровне, даже при использовании дешёвых компонентов. В зависимости от диапазона входных напряжений операционного усилителя, схема требует внешнего двуполярного источника питания. Рисунке 2 демонстрирует изображение образца смонтированной и протестированной схемы с мощным транзистором без радиатора, для изменения эквивалентного сопротивления которой используется потенциометр.

Источник: rlocman.ru