Der Operationsverstärker befindet sich in einer nicht invertierenden Verstärkerkonfiguration mit einer Verstärkung von 1. Wie immer wird der Ausgang des Operationsverstärkers alles tun, um die Spannungen an den + (nicht invertierenden) und - (invertierenden) Eingängen identisch zu machen. Da die Vorwärtsverstärkung 1 ist und die Spitze von R3 mit dem - Eingang verbunden ist, wird der Operationsverstärker alles tun, um die Spannung an der Spitze von R3 gleich der Spannung am + Eingang zu machen. Wenn sich R1 und R2 ändern, ändert sich die + Eingangsspannung und der Operationsverstärker stellt sicher, dass die Spannung an der Spitze von R3 liegt.

Nun zum lustigen Teil. Zwischen dem Operationsverstärkerausgang und R3 befindet sich der FET, der im Wesentlichen ein spannungsgesteuerter Widerstand ist. Wenn der Ausgang des Operationsverstärkers nach oben und unten geht, geht der Widerstand des FET zwischen seinen Drain- und Source-Anschlüssen (Rds genannt) nach unten und oben. Je höher die Gate-Spannung, desto geringer der Widerstand.

Wenn die Schaltung einfach die Last und R3 in Reihe wäre, dann würde sich der Strom durch die Saite ändern, wenn sich der Lastwiderstand ändert (Ohmsches Gesetz). Aber dieser FET ist da drin; sein Widerstand liegt in Reihe mit der Last. Die Last, der FET und R3 bilden eine Reihenkette, und der Operationsverstärker kann den Widerstand des FET einstellen. Wenn sich der Lastwiderstand ändert, ändert sich der Strom durch die Saite, die Spannung an der Spitze von R3 ändert sich und der Operationsverstärker passt den Widerstand des FET an, um die R3-Spannung gleich der Eingangsspannung zu halten. R3 wird als Mess- (oder Shunt-) Widerstand bezeichnet. Der Operationsverstärker arbeitet, um die Spannung konstant zu halten, und dank des Ohmschen Gesetzes bedeutet das den Strom durch ihn(und der Rest der Zeichenfolge) ist konstant. Mit konstant meine ich konstant, solange die Eingangsspannung konstant ist. Ändern Sie die Eingangsspannung, und der Operationsverstärker passt den FET so an, dass der Stringstrom für diese Spannung korrekt ist.

Das Nettoergebnis ist, dass der Strom durch die Last nicht durch den Widerstand der Last bestimmt wird. Über den Spannungsbereich, den die Schaltung handhaben kann, ist der Strom durch die Last konstant, selbst wenn sich der Lastwiderstand ändert. Das einzige, was den Laststrom ändert, ist die + Eingangsspannung.

Das OP steuert einfach das Gate des Drain-Followers (mit Bedingungen$R_{dsOn} < R_3$zu machen$V_{in+}=V_{in-}$Und$V_{load} > 2Vt$, Vt= FET-Schwellenspannung, alias$V_{gs(th)}$.

Dann

Einzelheiten

Typischerweise ist R3 klein wie = 50 bis 100 mV Abfall bei Imax-Strom, da der Strom-Shunt-Sensor die Abwärme von Pd in ​​R3 begrenzt, aber nicht zu klein. wobei der Vin-Offset zum Fehlerbudget beiträgt. Diese Sensorschleifenfläche sollte so klein wie möglich sein, so dass Transienten kein Überschwingen für einen Sprungeingang durch Streureaktanz und Nebensprechen durch gegenseitige (induktive oder kapazitive) Kopplung des Ausgangsstroms verursachen.