用于电源测试的精确压控电流阱

　　为了检测潜在的电源缺陷，必须进行动态和静态测试。这里的简单电流阱可测试低到中功率电源和恒压源。在该应用中，在输入电压范围为0V~5V，电源电压最高为20V时，电流阱可吸收0A~1.5A的电流。该电路的基本部件为一个精密运放IC1，采用Texas Instruments的OPA277。该器件特点为：最大输入偏置电压仅为100mV，最大输入偏置电流为4nA，在-40℃~+85℃温度范围内温漂较低（图1)。运放IC将其正输入电压与检测电阻RSENSE上的电压进行比较。

　　IC1的输出驱动一只增强型N沟道功率MOSFET Q1（采用STMicro-electronics IRF530），使检测电阻上的电压与正输入电压相等。检测电阻上的电压与被测电源负载电流成正比，与其输入电压无关。Q1特征为：在机壳温度为25℃，漏源极电压为100V时最大电流为14A；栅极电荷低；在栅源电压为10V，漏极电流为7A时，最大导通电阻为0.16Ω。

　　此MOSFET要消耗有限量的功率——在散热器热阻为1℃/W或更低，环境空气不流通，环境温度为40℃或更低时，最高消耗功率为30W。此最大功率取决于所用散热器的热阻和环境温度，因此，提高电源电压时必须相应地降低负载电流。通过以脉冲方式施加输入电压，可将电源电压提高到几十伏，这是因为平均消耗功率由平均负载决定，而采用脉冲电压时平均消耗功率仍比较低。

　　通过精密电阻分压器R1和R2，可将输入电压从0V~5V范围转变为IC1正输入处的0V~0.495V，从而使输出电流范围为0A~1.5A。此外，R1和R2的阻值产生了100kΩ的输入电阻，对于多数源阻抗为50Ω或70Ω的电压函数发生器，该输入电阻值已经足够了，因此不采用输入运放缓冲就可以驱动该电路的输入。

　　通过分析该电路，得到以下公式： ILOAD = GVIN，这里 G = 1/（aRSENSE) = 0.3 A/V，其中G为电导、a为衰减系数，且a = 1+R1/R2=10.09。可以改变输入电压分压器衰减系数将输出电流高限调整到几安培，以便能测试低电压高输出电流的电源。

　　电容C3和C4及电阻R3和R4确保了回路的稳定性，在输入阶跃电压为0V~5V时，电路上升时间为1.4ms。因此，既可以施加直流输入电压在静态条件下测试电源，也可以在动态条件下测试电源，例如，可以施加脉冲输入电压来模拟负载迅速改变的情况。此外，由于Q1通道电阻和RSENSE电阻值较低，还可以用于测试电压低至1V的电源或恒压源。电压低限为1.5A（RSENSE+RDS（ON)) = 735mV，其中RDS（ON）为导通电阻值。

　　还可用此电路测试多种电源稳压输出，如-5V或-12V电源电压。在此情况下，必须将电源接地与电流阱输出（即漏极端）相连，并将负输出与本电路的接地相连。在进行动态测试（如负载调节、恢复时间和瞬态响应）时，为了保证精度，必须仔细妥善连接被测电源和本电路，以减小接线形成回路的面积。脉冲负载电流会发出电磁辐射，其强度与该面积、电流值、电流频率的平方成正比。这一电磁辐射可能会对电流本身和测量仪器有干扰。