Здравствуйте, форумчане!

Возникла задача сделать самодельный источник тока на 2А (это будет часть установки по измерению удельного электросопротивления сталей). Нагрузка близка к КЗ (ток будет протекать через короткий участок стального образца). Захотел сделать плату с минимальными радиаторами, а лучше вообще без них.
Посмотрел, что в природе существуют специализированные микросхемы, например, LT3083, TPS74401. Однако пример применения TPS74401 в качестве источника тока в описании не увидел (пример для LT3083 в описании есть, однако микросхема дорогая и ждать заказа долго).
Вопрос такой: можно ли сделать что-то подобное специализированным микросхемам, применяя отдельные (а главное широко распространенные) элементы: ОУ, MOSFET, ИОН? Если кто-то подобное создавал, поделитесь, пожалуйста, опытом.
Требования к готовому устройству - однополярное напряжение питания +3,3...5 В, минимальное падение напряжения вход/выход, стабильность тока в нагрузке на уровне 1-2%. Схема будет включаться кратковременно (до 5 секунд). Предварительно собрал 1А источник на LM317. Не нравится, что ощутимо греется, да и для увеличения тока нужно ставить транзистор и обвязку.
Заранее благодарю за ответы.

Вообще все это можно сделать на операционниках. И какой-то транзистор как регулятор. А можно взять стабилизатор напряжения, ОУ и управлять микросхемой стабилизатора от ОУ.
А что касается "греться", то считайте сами. Если регулятор линейный, то 2А*5В = 10 Вт тепловделения. Или 6 Вт при 3,3В. Ну либо делать импульсный регулятор, если он Вам подходит по пульсациям...

Я бы не стала ток стабилизировать. Мостовая схема (одним элементом можно взять умножающий ЦАП) и синхронный детектор. Или оцифровать и обрабатывать в контроллере. Питать от трансформатора. Не знаю, что Вы хотите измерять так долго...

В природе существуют мощные ОУ, например, OPA569. Наверное, его одного будет достаточно?



Речь идет об источнике постоянного тока или переменного?
Я хотел спаять источник постоянного тока.
Можете пояснить, почему Вы не советуете стабилизировать ток?


Измерять я хотел 2 величины: падение напряжение на резисторе в цепи нагрузки и падение напряжения на участке стального образца.
Запас времени, как я думаю, необходим на установление тока.

В отсутствие ТЗ обычно смотрю сериалы.

А какие значения сопротивлений вы ожидаете измерять?
и почему нельзя применить инструментальный усилитель, включив ему на входы ваш кусок стали, тогда токи пропускаемые можно сильно уменьшить.

Измеряется падение напряжения на участке цепи. Например, при токе 1А падение напряжения (при расстоянии между контактами 10 мм и сечении образца из низкоуглеродистой стали 7 мм^2) составляет около 2 мВ.

не проще ли будет поставить трансформатор тока, через который загонять в образец низкочастотный переменный ток?
Плюсы: меньше потребляемая мощность, не влияет напряжение смещения измерительного усилителя.
Минусы: надо детектировать результат измерения.

Инструментальные усилители позволяют измерять смещение от десятков мкВ, так что можно уже перейти к источнику питания в 100мА.

Что легче с точки зрения построения системы: задавать ток 1А и измерять сигналы единицы мВ или задавать ток 100 мА и измерять сигналы порядка 100-200 мкВ?
Можете дать ссылку на Application Note какого-нибудь подходящего для измерения десятков мВ инструментального усилителя?

Мы легких путей не ищем... Лучше напишите, что Вы хотите измерить, с какой точностью и зачем.

Первоначально у Вас задача была сделать источник тока без радиаторов и т.д., поэтому я вам предложил уменьшить величину тока взяв для этого более подходящий вариант измерения падения напряжения на вашем куске стали.
Какой Application Note, включение стандартное кусок стали подключен ко входам ОУ. Тут больше будет выбор цены и доступности в вашей местности.

Общая задача - определить удельное электросопротивление стальных образцов. Цель: фундаментальное изучение свойств материалов. Из справочных данных следует, что удельное электросопротивление сталей от 0,1 до 0,7 Ом*мм^2/м. Требуемая погрешность не более +/-0,005 Ом*мм^2/м.
В старой лабораторной установке использовался 4-х контактный метод: через образец пропускался постоянный ток 5А и измерялось падение напряжения на базе 40 мм с помощью вольтметра В7-34. Зная сечение образца, вычислялось Ро. Сечение образцов (по моим прикидкам) может быть от 5 до 100 мм^2. Сейчас задача собрать переносной макет прибора, питаемый от сети 220 В (вариативно от аккумулятора).
Пример.
Расстояние между потенциальными контактами (база) 40 мм.
Сечение образца 100 мм^2.
Ток 1 А.
Измеряемая разность потенциалов между контактами 50 мкВ.
Тогда удельное электросопротивление равно 0,125 Ом*мм^2/м.
Т.е. при неизменности тока разность потенциалов необходимо измерить с точностью не более +/-2 мкВ (для обеспечения погрешности определения Ро +/-0,005 Ом*мм^2/м).

Прокомментируйте, пожалуйста, схему:



Из плюсов, на мой взгляд, нетребовательность к источнику питания (можно даже напрямую от Li-ion аккумулятора запитать).
Из минусов:
1. Довольно много не пассивных элементов (ОУ, ИОН и MOSFET);
2. Не до конца понял критерий выбора MOSFET (предположение - подходят транзисторы с определенным сопротивлением затвора). Например, с IRLR6225 схема в Multisim работает, а с IRLR7807 - нет. Точнее, схема работает, но при увеличении напряжения питания. А с питанием 3В подходят далеко не все MOSFET. Хотелось бы услышать мнение по этому поводу.

При изменении номиналов R1, R2 схема выдает в нагрузку и 2А.

Кажется, у меня есть догадка, какой нужен MOSFET: тот, у которого Drive Voltage (Max Rds ON) <=2.5V

От четырехконтактного метода тут не уйти...
Если Вам так уж не хочется греть окружающую среду, то как и предлагалось, можно питать от трансформатора тока.
Шунт тоже должен быть четырехконтактным скорее всего.
Тогда получается, что нужно два ИУ. один умножающий ЦАП и синхронный детектор.