定電流のパルス発生器

Question

はじめまして、お世話になります。

抵抗値が異なる物体（50Ω～150Ω程度）に定電流(200mA/rms)の矩形波パルス（２ｋＨｚ）を与える装置を作ろうとしています。

添付の回路を作成して、72v,2kHz,duty比20%の定電圧パルスを100Ωの負荷(R3)に与えることはできたのですが、ここから定電流に持っていくにはどのような方法がありますか？よろしくお願いいたします。

※OKWAVEより補足：「技術の森( 開発・設計)」についての質問です。

Accepted Answer

回答(2)再出
お使いのフォトカプラが、PC817Xであれば、実際に加わる電圧がVCE定格を超えることはなさそうですね。余計なお世話だったようで失礼しました。
なお、回答(1)に示した回路図は、「動作原理」を示す回路図であって、漏れ電流をシャントする並列抵抗や、寄生発振を抑制する直列抵抗などを記載していません。上記の抵抗器を追加しなくても問題なく動作する可能性もありますが、条件によらず安定な動作を期待するのであれば、部品を追加する必要がある場合もあることを想定なさってくださるようにお願いします。

Answer

回答(1)追記
老婆心ながら、フォトカプラPC817の出力側には、電源電圧V3に近いが印加されます。PC817のVCE最大定格は35Vなので、定格を超えた使い方になりそうです。
最大定格を超えても、実力で持ちこたえて所望の動作をすればよいと割り切った考え方をすることもできますが、可能であれば、回路的な工夫をしたほうがよさそうに思います。

Answer

一例ですが、
負荷に電流を供給する素子を下図のようなダーリントン接続のバイポーラトランジスタに変更します。これは、等価的に、ｈFEの高いPNPトランジスタの動作をします。このトランジスタのエミッタ抵抗と、ベース側のツェナーダイオードの組み合わせによって定電流回路が実現できます。
ツェナー電圧4.7Vのツェナーダイオードを使うとして、REに発生する電圧は4.7－0.7≒4.0V
実効値200mA、duty比20%のピーク値は、200mA/sqrt(0.2)＝447mAほどですから、
REの抵抗値は、4.0V÷447mA≒9Ωを選びます。
（REの値を変化させることで、負荷に供給する電流値を調整することが可能です。）

なお、REによる電圧損失が付加されるので、負荷抵抗が150Ωの場合、電源電圧V3が72Vでは少々電圧が不足する可能性があるので75V程度にする必要があるかもしれません。また、ダーリントントランジスタのNPNの方は、発熱しますので、放熱処理が必要です。

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