用于電源測(cè)試的精確壓控電流阱

　　為了檢測(cè)潛在的電源缺陷，必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)測(cè)試。這里的簡單電流阱可測(cè)試低到中功率電源和恒壓源。在該應(yīng)用中，在輸入電壓范圍為0V~5V，電源電壓最高為20V時(shí)，電流阱可吸收0A~1.5A的電流。該電路的基本部件為一個(gè)精密運(yùn)放IC1，采用Texas Instruments的OPA277。該器件特點(diǎn)為：最大輸入偏置電壓僅為100mV，最大輸入偏置電流為4nA，在-40℃~+85℃溫度范圍內(nèi)溫漂較低（圖1)。運(yùn)放IC將其正輸入電壓與檢測(cè)電阻RSENSE上的電壓進(jìn)行比較。

　　IC1的輸出驅(qū)動(dòng)一只增強(qiáng)型N溝道功率MOSFET Q1（采用STMicro-electronics IRF530），使檢測(cè)電阻上的電壓與正輸入電壓相等。檢測(cè)電阻上的電壓與被測(cè)電源負(fù)載電流成正比，與其輸入電壓無關(guān)。Q1特征為：在機(jī)殼溫度為25℃，漏源極電壓為100V時(shí)最大電流為14A；柵極電荷低；在柵源電壓為10V，漏極電流為7A時(shí)，最大導(dǎo)通電阻為0.16Ω。

　　此MOSFET要消耗有限量的功率——在散熱器熱阻為1℃/W或更低，環(huán)境空氣不流通，環(huán)境溫度為40℃或更低時(shí)，最高消耗功率為30W。此最大功率取決于所用散熱器的熱阻和環(huán)境溫度，因此，提高電源電壓時(shí)必須相應(yīng)地降低負(fù)載電流。通過以脈沖方式施加輸入電壓，可將電源電壓提高到幾十伏，這是因?yàn)槠骄墓β视善骄?fù)載決定，而采用脈沖電壓時(shí)平均消耗功率仍比較低。

　　通過精密電阻分壓器R1和R2，可將輸入電壓從0V~5V范圍轉(zhuǎn)變?yōu)镮C1正輸入處的0V~0.495V，從而使輸出電流范圍為0A~1.5A。此外，R1和R2的阻值產(chǎn)生了100kΩ的輸入電阻，對(duì)于多數(shù)源阻抗為50Ω或70Ω的電壓函數(shù)發(fā)生器，該輸入電阻值已經(jīng)足夠了，因此不采用輸入運(yùn)放緩沖就可以驅(qū)動(dòng)該電路的輸入。

　　通過分析該電路，得到以下公式： ILOAD = GVIN，這里 G = 1/（aRSENSE) = 0.3 A/V，其中G為電導(dǎo)、a為衰減系數(shù)，且a = 1+R1/R2=10.09?？梢愿淖冚斎腚妷悍謮浩魉p系數(shù)將輸出電流高限調(diào)整到幾安培，以便能測(cè)試低電壓高輸出電流的電源。

　　電容C3和C4及電阻R3和R4確保了回路的穩(wěn)定性，在輸入階躍電壓為0V~5V時(shí)，電路上升時(shí)間為1.4ms。因此，既可以施加直流輸入電壓在靜態(tài)條件下測(cè)試電源，也可以在動(dòng)態(tài)條件下測(cè)試電源，例如，可以施加脈沖輸入電壓來模擬負(fù)載迅速改變的情況。此外，由于Q1通道電阻和RSENSE電阻值較低，還可以用于測(cè)試電壓低至1V的電源或恒壓源。電壓低限為1.5A（RSENSE+RDS（ON)) = 735mV，其中RDS（ON）為導(dǎo)通電阻值。

　　還可用此電路測(cè)試多種電源穩(wěn)壓輸出，如-5V或-12V電源電壓。在此情況下，必須將電源接地與電流阱輸出（即漏極端）相連，并將負(fù)輸出與本電路的接地相連。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試（如負(fù)載調(diào)節(jié)、恢復(fù)時(shí)間和瞬態(tài)響應(yīng)）時(shí)，為了保證精度，必須仔細(xì)妥善連接被測(cè)電源和本電路，以減小接線形成回路的面積。脈沖負(fù)載電流會(huì)發(fā)出電磁輻射，其強(qiáng)度與該面積、電流值、電流頻率的平方成正比。這一電磁輻射可能會(huì)對(duì)電流本身和測(cè)量儀器有干擾。