可變阻值的功率電阻設計

當測試電源或為電池放電時，通常需要一種恒流負載。不過有些情況下，當負載是一只電阻時，必須研究其特性。采用大功率電位計可能是一種高成本方案，沒有性價比。圖1中電路的作用就像一個連接在P1和P2之間的大功率電阻，它提供了一種替代電位計的方法。　



不過，電路也有一些局限性。首先，它只能接受單極的輸入電壓，這可能限制它在某些應用中的使用。其次，最小電阻值為R1的值加上晶體管的最小導通電阻。其它限制因素包括：運放漂移、R2和R3的值，以及輸入電壓都影響著電路的線性度，但此電路仍能以低成本元件獲得高性能。根據運放的輸入電壓范圍，該電路需要外接一個雙電源。圖2給出了測試與完成的電路，它用一只電位計改變等效電阻，功率晶體管不需要散熱器。



為理解電路的工作原理，假定運放為理想運放，R2與R3的總電阻超過大功率電阻的阻值(未顯示)。R2與R3構成一個分壓器，提供一個輸出電壓，如下式：



運放維持一個電壓，使R1的電壓等于基準電壓，通過R1的電流為：



將第一個公式代入第二個公式，得：



如果忽略通過R2與R3的電流，則R1的電流等于輸入電流，如下式：



此公式表明在輸入電流與輸入電壓之間存在一個線性關系。因此，P1與P2之間的電路就起到一只電阻的作用。于是公式變為：



其中，k=(R2+R3)/R2是一個大于1的因數，它乘以R1。改變R2或R3變量，可以使電路成為一只可變電阻。采用適當的晶體管與R1，再加上剩余的元件，其成本也小于一只可變電位計，而功耗差不多。