Как рассчитать параметры элементов схемы стабилизатора тока, чтобы получить требуемое значение выходного тока? 

Здравствуйте. Хочу сделать простой стабилизатор тока 1 А на полевом транзисторе при питании 16 В. Я рассчитал сопротивление в цепи стока; для истоковой стабилизации добавил резистор в истоке, приняв падение напряжения на нём равным 1/3 падения на сопротивлении в цепи стока, и вычислил его значение. Какое напряжение должно быть приложено к затвору, чтобы обеспечить стабилизацию тока 1 А? Параметры транзистора: Vth = 3,75 В, крутизна = 3 А/В. Схема прикреплена. Транзистор P4NK60ZFP.
  • 9 июня 2026 г. 16:02
Ответы на вопрос 1 
Коротко — нужно считать по закону МОП‑транзистора в режиме насыщения и учесть, что для схемы с резистором в истоке требуемое напряжение на затворе относительно земли равно сумме Vgs (для необходимого тока) и падения на источном резисторе Vs = I·Rs.

Основные формулы (квадратная модель MOSFET в сатурации):
- Id = k·(Vgs − Vth)^2, где k (A/V^2) — параметр «передаточной характеристики» (k = ½·µCox·W/L).
Отсюда
- Vgs = Vth + sqrt(Id / k).

Если под «крутизной» (крутизна часто обозначается gm) вы имели в виду малосигнальную проворачиваемость gm = dId/dVgs, то для квадратной модели gm = 2·k·(Vgs − Vth) и
- Vgs − Vth = 2·Id / gm,
т.е.
- Vgs = Vth + 2·Id / gm.

Далее абсолютное напряжение на затворе относительно земли:
- Vg = Vs + Vgs = I·Rs + Vgs.

Применяя ваши числа (Id = 1 A, Vth = 3,75 V, «крутизна» = 3):
- если 3 — это k = 3 A/V^2: Vgs = 3.75 + sqrt(1/3) = 3.75 + 0.577 = ≈4.33 V;
- если 3 — это gm = 3 A/V: Vgs = 3.75 + 2·1/3 = 3.75 + 0.667 = ≈4.42 V.

Разница небольшая (≈0.09 V). Итоговое напряжение на затворе (относительно земли) — это эти 4.33…4.42 В плюс падение на Rs: Vg = Vgs + I·Rs.

Ещё важные замечания:
- Если Rd (резистор в стоке) даёт падение Vrd и вы взяли Vrs = Vrd/3, то Rs = Rd/3 (поскольку Vrs = I·Rs, Vrd = I·Rd).
- Убедитесь, что при таких напряжениях у транзистора остаётся достаточное Vds для удержания режима насыщения: Vds ≥ Vgs − Vth (т.е. Vds ≥ Vov). Посчитайте Vds = Vdd − I·(Rd + Rs + падение на нагрузке), оно должно быть ≥ Vov.
- Модель квадратная — идеализация. У реального P4NK60ZFP параметры заметно разбросаны, учитывается канал‑длинация (λ), температурные дрейфы. Поэтому реальный ток при рассчитанном Vg может отличаться; целесообразно давать регулировку (подстроечник) или использовать активную обратную связь (операционник).
- Проверьте рассеиваемую мощность: Pd ≈ Vds·Id, она может быть большой при 16 V питании и 1 A (порядок десятков ватт) — нужен радиатор/ограничение.
- Максимальное напряжение затвора обычно ±20 V — в вашем случае ~5 V безопасно.

Если хотите — пришлите схему (значения Rd, Rs, расположение нагрузки), я подскажу конкретные числа, проверю Vds и рассеиваемую мощность.
Похожие вопросы
    Показать ещё