在测试电路时,尤其是测试电源、电池的输出能力,我们经常需要用到大功率的负载。使用可调电阻可以满足要求,但是,一般的大功率电位计的成本太高。
本节我们来分析一个电路,它使用MOS管搭配一些外围器件,可以等效为一个可调功率电阻。
电路实现如下图,运放、电阻、MOS管构成了等效的功率电阻电路:
这个图的原理分析如下:
R2和R3构成分压电路,Vref = Vin*R2/(R2+R3);
由于运放的虚短特性,R1上的电压也为Vref,R1上的电流为Ir1 = Vref/R1;
将上述两公式联立得到:Ir1 = Vin*R2/(R2+R3)R1;
实际使用时,因为我们需要等效的是个大功率电阻,而R2、R3的阻值较大,通过R2、R3的电流较小,可以忽略不计,则整个电路的输入电流 Iin = Ir1;
即:Iin = Vin*R2/(R2+R3)R1;
则电路的等效电阻 R = Vin/Iin = R1*(R2+R3)/R2;
即,电路等效为R1乘以一个系数。
电路实现时,R1选择固定阻值的功率电阻,通过改变R2和R3的比值来调节整个电路的电阻(或者直接使用小功率的电位计代替R2或R3),就能实现以低成本的器件,等效出大功率的可调电阻。
这个电路的仿真效果如下图:
计算得出:Iin = 12V*1k/[(1k+10k)*1] = 1.09A,与仿真结果是相符的。
等效出的电阻值为R = 1*(1k+10k)/1k = 11Ω
该电路以较低的成本实现了大功率的可调电阻,但使用时也有一定限制,注意事项:
1)正负不能反接;与普通的可调电阻不同,这个等效电路正负不能反接使用;
2)在电流较大时,R1和MOS管上需安装散热片;这一点和大功率的可调电阻是一样的;
3)只能等效大于(R1+MOS管导通电阻)的阻值;
4)电路中的运放需要提供额外的供电。
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