Всем доброго дня! Собрал простой токовый регулятор для зарядки аккумулятора и столкнулся с непонятным эффектом: при увеличении сопротивления резистора R2 растёт падение напряжения на нём, и по логике канал транзистора должен расшириться (то есть ток стока увеличиться), но на практике при увеличении R2 ток стока уменьшается. При этом резисторы сильно греются, хотя через затвор транзистора практически не должно протекать тока. В чём причина такого поведения?
Короткий ответ: потому что канал МОП‑транзистора управляется напряжением Vgs, а не абсолютным падением на каком‑то резисторе. При росте R2 при прочих равных напряжение на истоке растёт, Vgs уменьшается — транзистор «закрывается» сильнее и ток падает. Дополнительно мощность рассеивается в резисторах и в кристалле транзистора, что даёт нагрев и изменение параметров (температура меняет Vth и подвижность носителей), что ещё сильнее уменьшает ток. Развёрнуто: - Если у вас включение транзистора — источник (исток) через резистор R2 на массу, а затвор зафиксирован на некотором потенциале Vg (типичная «source‑follower» или простая линейная схема), то Vgs = Vg − Vs, где Vs = Id·R2. При возрастании R2 при том же Id Vs растёт, следовательно Vgs уменьшается. Ток Id установится так, чтобы выполнялось Id = f(Vg − Id·R2) (неявное уравнение через характеристику транзистора). Увеличение R2 даёт новое равновесие с меньшим Id. - Формула (упрощённо, при насыщении, длинный канал): Id ≈ (k/2)·(Vgs − Vth)^2, Vgs = Vg − Id·R2. Подставив, видно, что при увеличении R2 правое уравнение достигается при меньшем Id. - Нагрев резисторов объясняется простыми потерями мощности: P_R2 = Id^2·R2, P_MOSFET = Id·Vds. Даже если через затвор постоянного тока почти нет, через R2 и через транзистор течёт основной зарядный ток — вот почему резисторы греются. - Дополнительные осложнения: при работе в линейном режиме транзистор сильно рассеивает мощность и нагревается — параметры (Vth, подвижность) меняются, что сдвигает рабочую точку. Если аккумулятор набирает напряжение, разница питания−аккумулятор (и Vds) меняются, это тоже уменьшает ток. Что проверить и как исправить: - Измерьте Vg, Vs, Vgs и Vds при разных R2/токах — увидите, что Vgs падает при росте Vs. - Убедитесь, что ваша схема — не просто source‑resistor, а реальный источник тока: используйте операционный усилитель с измерением тока по шунту или специализированный ILIMIT/токовый регулятор. - Рассмотрите перестановку: шунт в истоке с усилителем, управляющим затвором, или использование транзистора в более выгодном диапазоне Vds и с радиатором. - Подбирайте резисторы с расчётом мощности; убедитесь в соблюдении SOA транзистора. Если хотите, пришлите схему (компоненты, как подключён затвор к питанию/регулировке и где именно R2), я объясню по конкретному случаю и предложу варианты правильного токового источника.
Vgs — это потенциал на затворе, а не падение на R2. Если R2 включён между плюсом и затвором (верхнее плечо делителя), то больше падение на нём = меньше напряжение на затворе = транзистор закрывается. Вот почему ток уменьшается. Проверь: померяй Vgs мультиметром прямо при кручении ручки — сразу всё прояснится. <br/> <br/> Резисторы греются потому что 200 Ом — это мало. При 12В через делитель течёт ~60мА, это ~0.7Вт. Замени на 10-47кОм.
Решил сразу писать ответ, не заморачиваясь на предваряющий его комментарий. <br/> <blockquote>Собрал простой регулятор тока для зарядки аккумулятора. </blockquote> Вы обрекли <b>всех, кто смотрит на эту схему</b> , склонять свои головы на 90 градусов вправо. Ей-богу, лучше бы вы один раз повернули её влево при вставлении её в вопрос. Кстати, это и сейчас не поздно сделать - редактирование вопросов и ответов допускается когда угодно, хоть через год. <br/> <blockquote>резисторы нехило греются, хотя тока через затвор практически не должно быть.</blockquote> А что вы ожидали - при таких-то номиналах - 47 и <b> 0</b> ...200 Ом? При напряжении 16 вольт, как в вашей предыдущей схеме, ток через этот делитель будет от 16 / 47 = 0,34 А до 16 / 247 = 65 мА, т.е. выделяемая на резисторах мощность от 1 до 5,5 ватт (в зависимости от положения движка). Если мощность рассеивания резистора 0,5 ватт, то при 1-ваттном нагреве он будет очень сильно нагрет, а при 5-ваттном - сгорит с дымком. Подсказка, как это исправить: <b>затворная цепь МОП-транзистора не потребляет тока</b> . Вообще не потребляет. Это значит. что если бы вы вместо 47 и 200 Ом взяли бы резисторы на 47 и 200 кОм, а то даже (немножко идеализируя) 47 и 200 мегом, то эти резисторы перестали бы греться, а поведение схемы не изменилось бы. <br/> <blockquote>Между затвором и истоком резистор на 68 кОм, от затвора на плюс питания (через амперметр) идет резистор на 10 кОм, это делитель</blockquote> Давайте разбираться, где враньё: 47 и 200 ОМ со схемы или здешние 68 и 10 ком? И при чём тут амперметр? Зачем он, в затворной-то цепи? <br/> <blockquote>не могу понять следующее: при увеличении сопротивления резистора R2 падение напряжения на нем тоже увеличивается, соответственно канал в транзисторе должен расширяться и ток стока увеличиваться. Но происходит все наоборот, ток стока уменьшается. </blockquote> Хрень какая-то написана. Вот посмотрите, как должен вести себя <b>правильный</b> МОП-транзистор: <br/>