Журнал РАДИОЛОЦМАН, октябрь 2011
Donald Boughton, International Rectifier
EDN
Способ уменьшения ошибок, обусловленных токами смещения и температурным дрейфом
При конструировании самых различных схем может потребоваться источник постоянного втекающего тока. Примером может служить ток фиксации управляющего электрода симистора в регуляторе яркости флуоресцентного или светодиодного светильника, или источник прецизионного втекающего тока на конце длинной линии, такой, скажем, как кабель ADSL модема. В обоих случаях необходимо создать схему, способную отдавать постоянный ток в широком диапазоне входных напряжений.
В общем случае задача решается с помощью схемы, состоящей из датчика тока на измерительном резисторе, маломощного транзистора и мощного транзистора. На Рисунке 1 изображена схема, в которой используется мощный биполярный транзистор Q1. При высоком напряжении схема отдает относительно постоянный ток, однако входит в регулирование лишь тогда, когда напряжение достигает примерно 60 В, и в базу транзистора начинает поступать достаточный ток. На Рисунке 2 мощный биполярный транзистор заменен MOSFET транзистором Q1, благодаря чему схема будет входить в режим регулирования при значительно меньшем напряжении.
 |
|
| Рисунок 1. | Резистор R1 задает постоянный ток через Q1. |
 |
|
| Рисунок 2. | Схема, в которой биполярный транзистор Q1 заменен MOSFET, входит в регулирование при меньшем входном напряжении. |
К сожалению, ток смещения (ток, протекающий через резисторы R2 и R3) не протекает через измерительный резистор R1 на Рисунках 1 и 2. По мере увеличения входного напряжения, входной ток также увеличивается вследствие роста тока смещения. Простейший способ улучшения регулировочных характеристик обеих схем – добавить резистор R4 и PNP транзистор Q3 (Рисунок 3). R4 и Q3 образуют источник постоянного тока для коллектора Q2. Схема отводит любой избыточный ток через коллектор Q3 в измерительный резистор R1. Таким образом, при росте входного напряжения ток смещения остается относительно постоянным, а регулировочная характеристика становится намного более плоской.
 |
|
| Рисунок 3. | Качество стабилизации тока можно повысить, включив в схему Q3 и R4. |
Отрицательный температурный коэффициент напряжения перехода база-эмиттер транзистора Q2 создает в подобных схемах еще одну проблему. Температурный коэффициент примерно −1.6 мВ/°C приводит к тому, что ток значительно меняется при изменении температуры.
 |
|
| Рисунок 4. | Добавлением стабилитрона можно улучшить температурную стабильность регулировочной характеристики. |
Одним из способов решения этой проблемы является добавление стабилитрона D1 с напряжением стабилизации 6.2 В в эмиттер транзистора Q2, что увеличивает измеряемое напряжение (Рисунок 4). Стабилитрон имеет положительный температурный коэффициент, противодействующий отрицательному коэффициенту транзистора. Кроме того, общее напряжение на измерительном резисторе теперь намного больше, так что температурное изменение напряжения на величину порядка 100 мВ не будет оказывать серьезного влияния на стабилизируемый ток. На Рисунке 5 показан результат моделирования схемы в PSpice.
 |
|
| Рисунок 5. | Зависимость тока, протекающего через транзистор Q1 от входного напряжения VIN (по результатам моделирования в PSpice). |
