大电流恒流源放电回路及其分析
(电源技术)恒流源
三极管射极偏压构成恒流源
利用稳压二极管提供基极偏压5.6V
VE=VB - 0.6=0.5V
流经负载load的电流
用两只同型三极管，利用三极管相对稳定的be电压作为基 准，电流数值为：I = Vbe/R1。缺点是不同型号的管子，其 be电压不是一个固定值，即使是相同型号，也有一定的个 体差异。同时不同的工作电流下，这个电压也会有一定的
从三极管特性曲线可见，工作区内的IC受 IB影响，而VCE对IC的影响很微。 因此，只要IB值固定，IC亦都可以固定。 输出电流IO即是流经负载的IC。
三极管射极偏压构成恒流源
从左边看起:基极偏压
VE = VB - 0.6 = 1.0V
又因为射极电阻是1K,流经射极电阻的电流是
所以流经负载的电流就就是稳定的1mA
u02= up2 up1 =
R4*uI/(R3+R4)+R3* up2/(R3+R4)=0.5uI +0.5up2-----(a)
u01=(1+R2/R1)up1=
2up1
将（a）代入上式，得 uo1=up2+uI, R0 上的电压uR0= u01up2=uI
所以 i0=uI/R0
为了能够精确输出电流，通常使用一个运放作为反馈，同 时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。典型的 运放恒流源如图(2)所示，如果电流不需要特别精确，其中
（Rw =固定值+可调值）
可调稳压器构成恒流源
测温器件AD590
AD590是美国ANALOG DEVICES公司的单片集成两端感 温电流源，其输出电流与绝对温度成比例。在4 V至 30 V电源电压范围内，该器件可充当一个高阻抗、恒 流调节器，调节系数为1 µA/K。片内薄膜电阻经过 激光调整，可用于校准器件，使该器件在298.2K (25°C)时输出298.2 µA电流。
大电流恒流源电路设计方案
大电流恒流源电路设计方案
恒流源需要给电路提供恒定的电流
恒流源的设计有很多方案，可以用三端稳压器，可以用运放，可以用基准电源芯片，简单的可以用两个三极管实现
稳压器构建的恒流源
此设计比较简单，提供的电流也比较大。
I=Vout/R10+Iq，其中Iq为三端稳压器的静态工作电流，在电流较大的情况下，Iq是可以忽略不计的。
因为三端稳压器Vout的电压是恒定的，所以通过调整可变电阻R10就可以得到需要的电流了。
运放反馈的高精度恒流源
如果要求电流精度比较高的，可以用运放反馈设计恒流源
使用运放作为反馈，同时使用MOS管避免三极管Ibe导致的公差，可以设计出精度较高的恒流源
I=Vin/R7，只可设计合适的参考电压Vin和电阻R7就可以得到需要的恒定电流
基准电源芯片TL431设计的恒流源
使用TL431也可以设计出精度较高的恒流源
TL431也可以做到很高的精度，设计更简单
I=Vref/R3，因为TL431的参考电压是稳定的，所以设计合适的电阻R3就可以得到需要的恒定电流。
恒流源总结
压也会有一定的波动。
因此不适合精密的恒流需求。
这个电路可以认为是恒流源的标准电路，除了足够的精度和可调性之外，使用的元件也都是很普遍的，易于搭建和调试。
只不过其中的Vin还需要用户额外提供。
从以上两个电路可以看出，恒流源有个定式（寒，“定式”好像是围棋术语XD），就是利用一个电压基准，在电阻上形成固定电流。
有了这个定式，恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。
最简单的电压基准，就是稳压二极管，利用稳压二极管和一只三极管，可以搭建一个更简易的恒流源。
如图(3)所示：电流计算公式为：I = (Vd-Vbe)/R1TL431是另外一个常用的电压基准，利用TL431搭建的恒流源如图(4)所示，其中的三极管替换为场效应管可以得到更好的精度。
TL431组成流出源的电路，暂时我还没想到:)TL431的其他信息请参考《TL431的内部结构图》和《TL431的几种基本用法》电流计算公式为：I = 2.5/R1事实上，所有的三端稳压，都是很不错的电压源，而且三端稳压的精度已经很高，需要的维持电流也很小。
利用三端稳压构成恒流源，也有非常好的性价比，如图(5)所示。
这种结构的恒流源，不适合太小的电流，因为这个时候，三端稳压自身的维持电流会导致较大的误差。
电流计算公式为：I = V/R1，其中V是三端稳压的稳压数值。
实际的电路中，有一些特殊的结构，也可以提供很好的恒流特性，最典型的就是一个很高的电压通过一个电阻在一个低压设备上形成电流，如图(6)，这个恒流源的精度，取决于高压的精确度和低压设备本身导致的电压波动。
在一些开关电源电路中，这个结构用来给三极管提供偏置电流。
电流计算公式为：I = Vin/R1值得一提的是，以上这些恒流源并不都适合安培以上级别的恒流应用，因为电阻上面太大的电流会导致发热严重。
图(2)可以通过使用更小的电阻来降低这个热量，不过在单电源供电模式下，多数运放都不能有效检测和输出接近地或者Vcc的电压，因此必须使用特殊的器件才能达到要求。
恒流源简介
恒流源恒流源、交流恒流源、直流恒流源、电流发生器、大电流发生器又叫电流源、稳流源，是一种宽频谱、高精度交流稳流电源，具有响应速度快、恒流精度高、能长期稳定工作，适合各种性质负载（阻性、感性、容性）等优点。
主要功能用于检测热继电器、塑壳断路器、小型短路器及需要设定额定电流、动作电流、短路保护电流等生产场合。
编辑本段恒流源的结构恒流源恒流源是电路中广泛使用的一个组件，这里我整理一下比较常见的恒流源的结构和特点。
恒流源分为流出(Current Source)和流入(Current Sink)两种形式。
最简单的恒流源最简单的恒流源就是用一只恒流二极管。
实际上，恒流二极管的应用是比较少的，除了因为恒流二极管的恒流特性并不是非常好之外，电流规格比较少，价格比较贵也是重要原因。
最常用的简易恒流源最常用的简易恒流源用两只同型三极管，利用三极管相对稳定的be电压作为基准，电流数值为：I = Vbe/R1。
这种恒流源优点是简单易行，而且电流的数值可以自由控制，也没有使用特殊的元件，有利于降低产品的成本。
缺点是不同型号的管子，其be 电压不是一个固定值，即使是相同型号，也有一定的个体差异。
同时不同的工作电流下，这个电压也会有一定的波动。
因此不适合精密的恒流需求。
为了能够精确输出电流，通常使用一个运放作为反馈，同时使用场效应管避免三极管的be电流导致的误差。
如果电流不需要特别精确，其中的场效应管也可以用三极管代替。
编辑本段电流计算公式I = Vin/R1这个电路可以认为是恒流源的标准电路，除了足够的精度和可调性之外，使用的元件也都是很普遍的，易于搭建和调试。
只不过其中的Vin还需要用户额外提供。
从以上两个电路可以看出，恒流源有个定式，就是利用一个电压基准，在电阻上形成固定电流。
有了这个定式，恒流源的搭建就可以扩展到所有可以提供这个“电压基准”的器件上。
最简单的电压基准最简单的电压基准，就是稳压二极管，利用稳压二极管和一只三极管，可以搭建一个更简易的恒流源。
第1章电路分析基础
三. 短路工作状态
当电源两端由于某种原因而 联在一起时，称电源被短路。
IS a
c
短路时，可将电源外电阻视 E
R
为零，电流有捷径流过而不 通过负载。
R0
由于R0很小，所以此时电流
b
d
很大，称之为短路电流 Is 。
U=0
电路短路时的特征为
I = Is = E / R0
P = P = I2 R0
P5 例1－1
Eba
W电源力 q
方向：电动势的实际方向是由电源低电位端指向电 源高电位端。在分析问题时可设参考方向。
单位：电动势与电压的单位相同。为伏特(V)
标量性：电动势与电压和电流都是标量。
电动势
例题
I=0.28A I =-0.28A
如图所示
电动势为E=3V
E=3V + U=2.8V
方向由负极指向正极 电压为U=2.8V 由指向 R0
例
I1 I2
I3
广义节点
例
I=?
R
R
+
+R
+
_U1 _U2
R1
_ U3
I1+I2=I3
I=0
P7例1－3
a
I3
该图为直流电桥电路。已知
I6
R1 I1
+
U- S b
I5
R3
I1=10mA,I2=20mA,I3=15mA, 电流的参考方向如图中箭头
G d 所示。求其余支路的电流。
R2 I2
R4
I4
c
解：从结点a得I6=I1+I3=25mA 从结点b得I5=I1-I2=-10mA 从结点d得I4=I3+I5=5mA
运放中恒流源电路分析方法
运放电路中的恒流源电路分析方法普通镜像恒流源、多集电极恒流源、高精度镜像恒流源、高内阻恒流源和镜像微恒流源电路，以及恒流源电路输出电阻的计算等。
分析恒流源电路的方法是：（1）确定恒流源电路中的基准晶体管或场效应管；（2）计算或确定基准电流；&nbbsp; （4）绘制恒流部分的交流通路，确定恒流源的内阻。
由于恒流源的内阻较大，计算恒流源内阻时不能忽略三极管集电极与发射极之间，或场效应管漏极与源极之间的动态电阻。
1、基本镜像恒流源分析已知基本镜像恒流源电路如图1所示，试计算输出电流的大小和恒流源内阻。
图1晶体管是基准管，且，工作在放大状态。
当与特性参数完全一致时，由可推得由基准输入回路得，所以，当时，。
恒流输出管的交流通路如图1(b)所示，将晶体管用微变等效模型替代后的电路模型如图1(c)，显然，恒流源的内阻。
必须注意，应用管的恒流特性时，必须满足，保证始终工作在放大状态。
基本镜像恒流源电路的扩展电路有两种，如图2所示。
图2图2(b)的管采用多集电极晶体管（图2(a)已将其分散画），以基准管的集电极面积为基准，可得到一组与集电极面积成正比的多个恒流源。
图2(c)中增加管可以进一步减少恒流输出与基准电流之间的近似程度，此时，所以，当时，基本镜像恒流值，增加管后，更接近。
2．高内阻（Wilson）恒流源图3是Wilson恒流源电路，试计算恒流输出值。
图3管是基准管，，工作在放大状态。
当、、均工作在放大状态时，各电流之间关系为：整理后可得：按二极管形式连接的管是管发射极的等效电阻，Wilson恒流源的内阻要大于。
3．微恒流源（Widlar）电路图4是Widlar微恒流源电路，试计算输出恒流值。
图4晶体管是基准管，且，工作在放大状态，。
管发射极电流与发射极电压之间的关系为：所以，（1）同理，当工作在放大状态时，（2）由基极回路方程得：（3）将式（1）和式（2）代入式（3），同时考虑，得：（4）例，当电源电压等于+15V，，若要产生的恒流源，试确定电阻R1的值。
恒流源原理与作用
恒流源原理与作用恒流源是一种提供恒定电流输出的电子器件。
它有许多应用领域，如电子测量仪器、电路测试、电化学分析等。
恒流源的原理和作用的理解有助于我们更好地应用它进行电路设计和分析。
恒流源的原理可以从两个方面来理解：电压反馈和电流反馈。
电压反馈是指将输出电流的变化转化为输出电压的变化。
当负载电阻发生变化时，输出电流也会相应发生变化，而通过电压反馈的控制回路，将输出电压保持在一个恒定的值。
控制回路会对反馈电压进行比较，并通过调节反馈网络中的元件，使输出电压保持稳定，从而保持输出电流不变。
这种形式的恒流源常用于各种需要稳定电流的应用中。
电流反馈是指将输出电压的变化转化为输入电流的变化。
当负载电阻发生变化时，输出电压会相应发生变化，通过电流反馈回路，将输出电压的变化转化成输入电流的变化，使输出电流保持不变。
这种形式的恒流源常用于需要保持负载电压恒定的应用中。
恒流源的作用主要有以下几个方面：1.提供稳定的电流输出：恒流源能够将电流的大小保持在预设值范围内，无论负载电阻的变化。
这对于一些需要精确控制电流的电路设计是非常重要的。
2.保护负载电阻：恒流源能够根据负载电阻的变化来调整输出电压或输入电流，以使得负载电阻处于一个安全的范围内。
这可以避免负载电阻过载或短路而损坏电路。
3.仪器测量：在一些电子测量仪器中，如示波器、万用表等，恒流源可以提供稳定的电流作为测量电路的输入信号。
这样可以保证测量结果的准确性和稳定性。
4.电化学分析：在电化学实验中，恒流源常被用于提供恒定电流，用于电解、电镀、电解质溶液分析等过程。
通过控制电流大小和稳定性，可以实现精确控制和监测实验过程。
5.电路测试和模拟：在电路设计和测试中，恒流源可以用于测试和模拟特定负载情况下的电压和电流变化。
这有助于评估电路设计的性能，并优化电路的稳定性和可靠性。
总结起来，恒流源通过电压反馈和电流反馈的方式，将负载电阻的变化转化为输出电压或输入电流的变化，从而保持输出电流的恒定性。
恒流源原理示意图
恒流源原理示意图
恒流源。
具有极大的电阻内阻，其电源内阻大大于负载电阻，因而输出电流的大小取决于其内阻，而近乎与负载电阻无关。
可进一步用图1的示例说明。
图1 恒流源原理示意图
图中R1为电源内电阻，假定为1000Ω（或更大），负载电阻的变化范围为0~10Ω，由此可见回路电流I的大小，基本上取决于R1的大小，与R2的变化关联不大。
同时恒流源对负载电阻有要求，应使R2远远小于R1。
或者反过来说，相对于负载电路，恒流源电路应当有足够高的内阻才成。
当回路电流I不变的前提条件成立以后，负载电阻R2的变化，将导致R1、R2分压值的变化，即R2两端电压是随R2的大小而变化的。
极限状态是当R2极大或断路时，R2两端的电压等于24V。
假如更进一步，当R1（电阻内阻）可调时，则能敏捷调整恒流输出，即成为一个便利的“限流电源”。
码变频器的4~20mA电流信号输入端子电路，及相关仪表电路，均具有恒流源特性，当回路连接（R2）正常时，R2两端的电压较低，如为1~5V，当回路呈开路状态时，R2两端变为24V，即是这个道理。
将R2两端作为输出端，当R2变化时，为维持恒流不变，可见R2两端的电压是变化的，是利用回路电压的变化来保持了恒流输出。
I=V/R，若维持I不变，当R2变化时，R2两端的电压也在同步线性变化。
依据这个特点，可以推断电源是否具备恒流源特性，及电源本身的好坏。
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大电流恒流源放电回路及其分析李冬梅（茂名学院计算机与电子信息学院）
摘要：在经济飞速发展的今天，各种大容量可高倍率放电的电池的需求量越来越多，在使用前，都需要放电测试，而通常的测试设备电流值太小，如何实现大电流恒流放电，同时又经济、安全、可靠，大电流和小电流放电对电路的要求差别很大，放电回路需要重点考虑。
本文针对大电流恒流放电回路进行设计，并对其实际问题进行分析。
关键词：恒流源放电
0引言
随着电池使用的迅速增长，对电池产业化生产及产品质量提出了更高的要求。
在电子信息时代，对移动电源的需求快速增长，对高容量、大电流工作的电池的需求越来越大。
特殊的大容量可高倍率放电的电池的使用也越来越多。
因此电池厂也就需要大电流的电池检测设备。
本文根据电池的特点，设计了放电电流可达50A的放电电路。
此电路经济、实用，简单、安全、可靠。
1恒流放电机理
此电路需要实现的功能是可以稳定的恒流，放电电流范围：1A～50A分200mA级可设置。
要实现这两个功能，其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。
1.1控制回路放电的方式为恒流放电，根据需要设置电流，根据需要送来的控制数据，对电池放电进行实时控制。
电流值从1A到50A可调。
要实现50A这么大的电流，考虑管子的选取以及散热的需求，一路放电回路很难实现，因此采用两路并联的放电回路实现，要控制这两路并联的回路，根据显示要求电流并不需要连续可调，可以采用数字电位器9312提供可控的电位给放电回路。
此电路实现的功能是可以稳定的恒流，放电电流范围：1A～50A 分200mA级可设置。
要实现这两个功能，其组成部分应该有控制回路和放电回路两部分构成。
如图所示，根据实际需要的设定，控制数字电位器9312向运放TL062提供需要的电位。
实现放电电流分级设置，每级为200mA。
1.2恒流放电回路如果恒流放电时的电流不够稳定，对电池的测试有影响，因此恒流源电路采用负反馈恒流源电路，如图所示，由运算放大器、基准电压源和大电流MOS管负载组成，它的电流由基准电压决定，运放电路工作在负反馈放大状态[1]。
MOS管工作在放大区。
根据需要对电流值进行预制，采用合适的处理器输出相应的数字信号，通过数字电位器的基准电压，压控恒流源输出相应的电流，压控恒流源时闭环负反馈系统，实现恒流，电流需要采样后经A/D转换反馈到处理器，处理器根据反馈信号调整控制信号[2]。
使用此种负反馈，实际测试时，放电电流测量准确度可达：±（0.5FS+0.3RD）%，实际电流表读数与显示测量小数点后一位有效数字相同。
此压控恒流源电路采用双运放和两个独立控制的MOS管组成，电流大小由运放的同相输入端决定，因电流较大故采用两组独立工作的电路。
在多个电池同时放电时，采用循环采样的方式，采样电池两端的工作电压和两路放电电阻上的电压；电流采用计算的方法获得，采样放电电阻的电压，电流由电压和电阻计算得到，由于电阻的值不一定很一致，可以采用软件校准。
采样完成后将数据送回主控制板后对电流进行实时控制。
经实验验证，此电路稳定性很好，在50A电流放电时每路的电流都很稳定。
MOS管采用IRF3710，IRF3710参数：R DS(ON)=0.025I D=57A，V GS：±20V[3]。
只要采取足够的散热措施，IRF3710完全可以满足需要。
要在短时间将电池能量释放出来，对散热设备的设计需要充分考虑。
MOS管与散热器之间可以采用导热绝缘的钢片，因为此电路是大电流放电，会在短时间内将电池能量以热能的形式释放，因此在使用时还需要考虑采用风扇散热。
在进行采样设计时，要考虑到两路电路很难做到完全对称，电流采样采用两路分别采样，在10A以下，单路导通，10A以上，两路同时导通。
由于电流很大，不能直接采样，需要接采样电阻R13和R28，放电回路的R1和R30的阻值很小，在62mΩ左右，采用鏮铜丝做成，由于此部分不能做到完全一致，因此计算的电流不准，这方面需要通过软件校准。
通过软件校准后，工作情况良好，达到实际需要和精度要求。
2结语
此回路采用两个数字电位器实现对放电电流的控制，采用压控恒流源负反馈电路实现大电流放电功能。
使用并联回路，如果需要更大电流时，可以再并联恒流源回路。
在控制过程中采用需要的处理器，合理设计接口电路和解决散热问题，就可以使用在各种大电流放电的电池检测设备中。
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[3].
至少6头，多至60头以上，随着灌装头数的增加，灌装能力也不断提高，虽然灌装机的头数有多有少，但其基本工作原理是一样的。
灌装阀是储液箱、气室(充气室、排气室、真空室等)和灌装容器三者之间的流体通路开关，根据灌装工艺要求，能依次对有关通路进行切换。
2.4真空系统是由真空泵、空气过虑装置和电气控制系统组成。
该系统直接影响灌装速度和精度。
本机选用了进口真空泵(水环式真空泵)，确保了真空系统的可靠性。
真空泵由变频器控制，同时，真空表可随时反映灌装时的真空度，并可通过阀门控制量的大小，待真空泵的负压值达到所需值后，一般真空度保持在0.01~0.06Mpa之间，按下变频器面板上的按钮，灌装机开始转动。
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图1恒流源放电电路
（上接第255页）
实用科技
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