可变阻值的功率电阻设计

当测试电源或为电池放电时，通常需要一种恒流负载。不过有些情况下，当负载是一只电阻时，必须研究其特性。采用大功率电位计可能是一种高成本方案，没有性价比。图1中电路的作用就像一个连接在P1和P2之间的大功率电阻，它提供了一种替代电位计的方法。　



不过，电路也有一些局限性。首先，它只能接受单极的输入电压，这可能限制它在某些应用中的使用。其次，最小电阻值为R1的值加上晶体管的最小导通电阻。其它限制因素包括：运放漂移、R2和R3的值，以及输入电压都影响着电路的线性度，但此电路仍能以低成本元件获得高性能。根据运放的输入电压范围，该电路需要外接一个双电源。图2给出了测试与完成的电路，它用一只电位计改变等效电阻，功率晶体管不需要散热器。



为理解电路的工作原理，假定运放为理想运放，R2与R3的总电阻超过大功率电阻的阻值(未显示)。R2与R3构成一个分压器，提供一个输出电压，如下式：



运放维持一个电压，使R1的电压等于基准电压，通过R1的电流为：



将第一个公式代入第二个公式，得：



如果忽略通过R2与R3的电流，则R1的电流等于输入电流，如下式：



此公式表明在输入电流与输入电压之间存在一个线性关系。因此，P1与P2之间的电路就起到一只电阻的作用。于是公式变为：



其中，k=(R2+R3)/R2是一个大于1的因数，它乘以R1。改变R2或R3变量，可以使电路成为一只可变电阻。采用适当的晶体管与R1，再加上剩余的元件，其成本也小于一只可变电位计，而功耗差不多。