Если вам часто требуется простая активная нагрузка (источник втекающего тока), можно воспользоваться несложной схемой, показанной на Рисунке 1. Нередко возникает необходимость измерить срок службы батареи или другого устройства питания в условиях постоянной нагрузки. Простая в сборке и недорогая схема рисунке может стать удобным дополнением к вашему арсеналу тестовых приспособлений. Самыми дорогими компонентами являются верньерная ручка и многооборотный потенциометр. Активную нагрузку можно разместить в миниатюрном корпусе с разъемами типа «банан». Верньерное управление позволяет напрямую задавать ток от 1 мА до 1 А, просто устанавливая желаемое значение по шкале. Без верньера и многооборотного потенциометра схема будет вдвое дешевле, но тогда будет потеряно преимущество калиброванного автономного тестового прибора.
 |
|
| Рисунок 1. | Из горсти недорогих деталей можно сделать прецизионный источник втекающего тока, обеспечивающий токи от 1 мА до 1 А в широком диапазоне рабочих напряжений. |
Схема представляет собой прецизионный источник втекающего тока с типовой точностью стабилизации тока лучше 0.5% при напряжении от 3 до 40 В. R4 – это токоизмерительный резистор; падающее на нем напряжение подается на вход усилителя IC1A. Движок верньерного потенциометра устанавливает входное напряжение, исключая любые ошибки смещения усилителя. В заурядном LM10 смещение может достигать 2 мВ, что приводит к ошибке в 2 мА между установленным током и током, протекающим через резистор R4. Буферный усилитель источника опорного напряжения IC1B представляет собой каскад с коэффициентом усиления 5, выходное напряжение 1.00 В которого подается на верхнюю сторону потенциометра установки тока. Таким образом, передаточная функция напряжение-ток имеет вид 1 А/1 В. Можно изменить передаточную функцию в соответствии с конкретными потребностями.
Хотя механизм управления током позволяет выходному сигналу источника приближаться к нулю, нижняя граница тока определяется дополнительными токами, потребляемыми схемой (примерно 400 мкА). Поэтому между нижней частью потенциометра и общей шиной включен резистор R3, чтобы шкала токов начиналась примерно с 1 мА. При нормальной работе значение установленного тока от 1 до 300 мА поддерживается с точностью 0.5% в диапазоне рабочих напряжений от 3 до 40 В. Для токов выше 300 мА минимальное рабочее напряжение должно составлять от 3 до 5 В. При изменении напряжения от 4.9 до 40 В отклонение тока от установленного значения 1 А не превышает 300 мкА, что соответствует ошибке в 0.03% (Рисунок 2). Минимальное напряжение можно понизить на величину падения напряжения на переходе одного диода, удалив D1, единственным назначением которого является предотвращение разрушения активной схемы при переполюсовке источника питания.
 |
|
| Рисунок 2. | При рабочих напряжениях выше 4.9 В схема на Рисунке 1 обеспечивает стабильный втекающий ток 1 А, изменяющийся в диапазоне напряжений менее чем на 0.03%. |
Основными источниками ошибок в схеме являются смещение усилителя, разброс опорных напряжения, отклонение сопротивления R4 от номинального значения и тот факт, что выходной ток включает в себя токи различных ветвей, не контролируемые токоизмерительным резистором. Эти токи ветвей в сумме составляют около 400 мкА, что примерно в пять раз меньше погрешности напряжения смещения. При установленном токе 10 мА и выше эту ошибку можно считать незначительной. Важнейшим фактором долговременной стабильности является эффективный отвод тепла от регулирующего транзистора Q1. Транзистор нуждается в соответствующем радиаторе, выбор размера которого зависит от необходимых диапазонов тока.
Элемент, на котором падает наибольшее напряжение при заданном токе, является самым горячим. При любом напряжении и рабочем токе 1 А транзистор рассеивает мощность, числено равную VIN – 1 Вт. Если планируется использовать нагрузку в постоянном режиме, например, при 1 А и входном напряжении 30 В, Q1 будет рассеивать 29 Вт, а R4 – 1 Вт. Таким образом, для Q1 потребуется массивный экструдированный радиатор.
