Mycket liten belastning - konstant nuvarande belastning (1 / 4 steg)

Steg 1: Principen om drift

För inte är väl bevandrad i elektroniska principer, är här en förklaring av hur kretsen fungerar. Om allt detta är väl känt att du gärna hoppa framåt!

Hjärtat av den lilla ladda är en LM358 dual op-förstärkare, som jämför den ström som passerar i lasten med ett värde som du anger. OP-förstärkare kan inte identifiera nuvarande direkt, så nuvarande förvandlas till en spänning, som op-förstärkaren kan upptäcka, genom resistorn, R3, känd som det nuvarande fjärranalys motståndet. För varje amp som flyter i R3, produceras 0.1 volt. Detta framgår av Ohms lag, V = jag * R. Eftersom R3 är ett riktigt lågt värde, vid 0.1 ohm, blir det inte överdrivet varm (den makt det avleder ges av I²R).

Värdet du anger är en bråkdel av en referens spänning - igen, spänning används eftersom op-förstärkaren inte kan identifiera aktuella. Referensspänningen produceras av 2 dioder i serien. Varje diod kommer att utveckla en spänning över det i regionen i 0,65 volt, när en ström flyter genom. Denna spänning, som vanligtvis upp till 0,1 volt av detta värdet, är en inneboende egenskap av kisel p-n korsningar. Så referensspänningen är ca 1.3 volt. Eftersom detta inte är ett precisionsinstrument, finns det inget behov av stor noggrannhet här. Dioderna få deras nuvarande via ett motstånd. ansluten till batteriet. Referensspänningen är lite högt för att belastningen till max 10 ampere, så potentiometern som anger utspänningen är kopplad i serie med en 3 k resistor som tappar spänningen lite.

Eftersom hänvisningen och nuvarande fjärranalys resistorn kopplas ihop, och ansluten till op-förstärkaren är noll volt anslutning, op-förstärkaren kan upptäcka skillnaden mellan de två värdena, och justera sin produktion så att skillnaden minskas till nära noll. Tumregeln som används här är att en op-förstärkare alltid kommer att försöka anpassa sin produktion så att det är två ingångar på samma spänning.

Det finns en elektrolytisk kondensator ansluten över batteriet bli av buller som finner sin väg in i op-amp leverans. Det finns en annan kondensator ansluten över dioderna att dämpa ner det buller som de genererar.

Verksamheten slutet av den mycket liten belastning bildas av en MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field effecttransistor). Jag valde detta eftersom det var i min skräp låda och hade tillräcklig spänning och nuvarande betyg för detta ändamål, men om du köper en ny en finns det mycket mer passande apparater som finns.

Mosfet fungerar som ett variabelt motstånd, där avloppet är kopplad till den + sida leverans du vill testa, källa är ansluten till R3 och genom att till - ledningen av utbudet du vill testa, och porten är ansluten till produktionen av op-förstärkaren. När det finns ingen spänning på porten, mosfet fungerar som en öppen krets mellan drain och source, men när spänning läggs över ett visst värde ("threshold" spänning), börjar den att genomföra. Höja gate spänningen tillräckligt och dess motstånd blir mycket låg.

Så håller den op-amp gate spänningen på en nivå där den nuvarande passerar genom R3 orsakar en spänning att utveckla som är nästan lika med del av den referensspänningen du ställa in genom att vrida på potentiometern.

Eftersom mosfet agerar som en resistor, har den spänning över den och ström som passerar genom den, som orsakar det att skingra makt, i form av värme. Denna värme har gå någonstans eller annars det skulle förstöra transistorn mycket snabbt, så därför det är bultad till en kylfläns. Matematik för beräkning av kylfläns storlek är enkel men också lite mörk och mystisk, men bygger på de olika termiska motstånd som hindrar flödet av värme genom varje del från semiconductor korsningen till omgivande luft, och den godtagbara temperaturökningen. Så du har det termiska motståndet från korsningen transistor fallet, från fallet till kylflänsen och genom kylflänsen till luften, Lägg dessa tillsammans för den totala värmemotstånd. Detta anges i ° C/W, så per watt som att skingras, temperaturen kommer att stiga med det antalet grader. Lägg till detta att den omgivande temperaturen och du får den temperaturen din semiconductor junction kommer att arbeta på. (Åtminstone jag tror - rätta mig om jag har fel!)