Электронный переменный резистор

     Для проверки, регулировки, замера параметров мощных блоков питания, преобразователей, стабилизаторов и т.д. необходима соответствующая нагрузка. И такая нагрузка должна быть обязательно регулируемой. Можно конечно из мощных резисторов, типа ПЭЛ, спаять магазин сопротивлений, но это будет очень громоздко.

     На рисунке 1 показана схема электронного потенциометра (переменного резистора). Приемником всей энергии, подаваемой с проверяемого источника питания, является мощный транзистор VT1. В исходной схеме вместо современного составного транзистора КТ825А использовался транзистор П210ШОС и транзистор П214А, включенных по схеме составного или по другому, по схеме Дарлингтона. Сейчас более совершенные транзисторы, поэтому применяя принудительное охлаждение, можно собрать устройство небольших габаритов.

     Схема не является стабилизатором тока и ведет себя, как переменный резистор. Т.е. при изменении напряжения, поданного на электронный потенциометр (далее ЭП), ток, протекающий через схему, будет меняться.
     Схема работает следующим образом. После подачи напряжения на ЭП через транзистор VT1 и резистор R1 потечет ток нагрузки. При прохождении тока через R1, на нем будет создаваться падение напряжения U1, которое подается на неинвертирующий вход операционного усилителя DA1. И как только это напряжение станет чуть больше напряжения U2, выставленного переменным резистором R2 и подаваемого на инвертирующий вход, на выходе ОУ появится сигнал, препятствующий дальнейшему увеличению тока коллектора транзистора VT1. Схема будет находиться в установившемся режиме. Теперь, например, начнем увеличивать подаваемое на ЭП напряжение, будет увеличиваться и ток, протекающий через делитель напряжения R2,R3, а это вызовет увеличение падения напряжения на резисторе R2 и в свою очередь увеличение напряжения U2. Оно станет больше U1 и ОУ приоткроет VT1 до такого состояния, при котором ток, проходящий через него (VT1) и R1, создаст на резисторе R1 падение напряжения примерно равного напряжению U2. При уменьшении напряжения на ЭП, ток Iнагр через него будет уменьшаться.

     Теперь о номиналах резисторов делителя напряжения R1 и R2, от которых зависят параметры ЭП. Используя этот пример, вы сами потом приспособите эту схему под свои нужды. И так резистор R2 находится в нижнем по схеме положении и на ЭП подано напряжение 30В. Сперва находим ток делителя Iдел. Для этого напряжение, поданное на ЭП — +U, делим на сумму R1,R2. Получаем Iдел = +U/R1 + R2 = 30/330 + 10000 = 0,0029А. Находим падение напряжения на R2, U2 = Iдел ? R2 = 0,0029 ? 330 = 0,958В. Примерно один вольт. Значит ОУ откроет транзисторы до такой степени, что через R1 потечет ток, создающий на нем падение напряжения примерно равное 0,958В и величина этого тока будет равна Iнагр = U1/R1 = 0,958/0,1 = 9,58А. При таком токе в десять ампер и напряжении коллектор — эмиттер в 30 вольт, на транзисторе выделится мощность в виде тепла, равная триста ватт! Наш подопечный сдохнет от теплового пробоя так быстро, что глазом моргнуть не успеем. Я специально взял такой пример, чтобы вы всегда были внимательны к своим действиям по отношению к величинам тока и напряжения. Для этого в схему введены амперметр и вольтметр.

Как рассчитать добавочное сопротивление Rдобав 1 для амперметра (в качестве шунта в данной схеме амперметра используется резистор R1, падение напряжения на котором будет явно превышать необходимое.) для вашей измерительной головки и величину добавочного сопротивления для вольтметра Rдобав 2 можно узнать… Хотя давайте прямо здесь. И так смотрим формулу 1 и подставляем в нее свои данные. У меня они такие:

     Надеюсь понятно, почему 1В. Uизмеряемое = Iнагр ? R1 = 10А ? 0,1 Ом = 1В. Rдобав 1 = (1В — 0,0001А?1200) / 0,0001А = 8800Ом. Выбираем триммер с сопротивлением 10кОм. Сопротивление Rдобав 2 определите сами. Теперь интересно, а какой ток через ЭП можно пропустить, если напряжение на его входе = 30В, а транзистор VT1 имеет максимально допустимую мощность с теплоотводом — 125 ватт. При таком напряжении коллектор – эмиттер и максимальной мощности транзистор может выдержать ток W/U = 125/30 ? примерно четыре ампера. Это с хорошим радиатором, если взять, что на каждые 10 ватт тепловой мощности необходим радиатор с площадью поверхности 100… 150см?, получается, что в нашем случае радиатор должен иметь площадь S = 125/10?100 = 1250см?. Это минимум. Конечно, лучше применить еще и обдув. Минимальное напряжение, подаваемое на ЭП равно примерно десяти вольтам, это минимальное напряжение работоспособности операционного усилителя. И максимальное напряжение = 30В, тоже ограничено рабочим напряжение микросхемы DA1. Вот вроде и все. Что не понято – на форум. Успехов. К.В.Ю.